Brevet FR2783371A1 — publié le 20000317

DISPOSITIF POUR LA COMMANDE DE L'ALIMENTATION D'UN MOTEUR ELECTRIQUE DE DEMARREUR DE VEHICULE ET DEMARREUR COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention est relative à la commande de l'alimentation d'un moteur électrique de démarreur de véhicule, notamment automobile. Classiquement, l'alimentation du moteur électrique d'un démarreur est commandée par un contact de puissance électromécanique (relais à bobinage) qui est actionné en fonction de l'état de l'interrupteur de contact du véhicule, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une électronique de gestion intégrée ou non au démarreur. Toutefois, les contacts de puissance des démarreurs de véhicule automobile peuvent être à l'origine de chutes de tension excessives aux bornes du moteur électrique du démarreur. Les raisons de ces chutes peuvent être diverses: corrosion des contacts, oxydation par les arcs, court-circuit par les dépôts de poussière de cuivre générés par les arcs, rebondissement lors de la fermeture, fermeture prématurée des contacts avant même que le pignon soit suffisamment engagé dans la couronne de démarrage, etc.. Un but de l'invention est de résoudre ce problème. A cet effet, I'invention propose un dispositif pour la commande de l'alimentation du moteur électrique d'un démarreur de véhicule notamment automobile, comportant un commutateur de puissance monté en série avec ledit moteur électrique pour commander l'alimentation de celui-ci, caractérisé en ce que ce commutateur est constitué par un composant électronique de puissance commandable. Ce dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - ce composant est un transistor de puissance. - ce composant est commandé par une unité de gestion. - le déplacement du pignon du démarreur est commandé par un électroaimant dont le bobinage est monté en série avec un deuxième composant électronique commandable de puissance qui est lui-même commandé par l'unité de gestion et qui commande l'alimentation dudit bobinage. - le deuxième composant électronique de puissance est un transistor de puissance. - le deuxième composant de puissance est commandé par un signal cyclique à impulsions à largeurs modulées. - I'unité de gestion reçoit en entrée la tension aux bornes du bobinage et comporte des moyens pour détecter la stabilisation de cette tension, ainsi que des moyens pour modifier le rapport cyclique dudit signal à impulsions à largeur modulée lorsque cette stabilisation est détectée. - I'unité de gestion comporte des moyens pour commander le passage à l'état passant du composant de puissance qui commande l'alimentation du moteur électrique lorsque cette stabilisation de tension est détectée. - le (ou les) transistor(s) de puissance est (sont) de type MOFSET. L'invention concerne en outre également un démarreur de véhicule notamment automobile comportant un moteur électrique, un pignon destiné à être entraîné par ledit moteur, des moyens pour déplacer ledit pignon d'une position de repos à une position o il engrène avec une couronne du moteur thermique, un dispositif pour commander l'alimentation de son moteur électrique, caractérisé en ce que ce dispositif est du type précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard de la figure unique annexée qui est une représentation schématique d'un dispositif conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. On a représenté sur cette figure un moteur M d'un démarreur D. Ce moteur M est monté avec un interrupteur de puissance T2 entre la masse et une borne B+ d'alimentation à la tension de la batterie du véhicule. L'interrupteur T2 est constitué non pas par un contact électromécanique, mais par un transistor de puissance qui est actionné par une unité de gestion 2. Cette unité de gestion 2 est par exemple un micro-contrôleur dont une entrée el est reliée à la borne de tension B+ par l'intermédiaire de l'interrupteur de contact du véhicule (interrupteur de clé de contact ou autre, référencé par 1 sur la figure) et dont une sortie s2 commande l'interrupteur T2. Le micro-contrôleur 2 est en outre également directement relié à la borne B+ par une entrée e2 d'alimentation. Le transistor de puissance T2 est par exemple un transistor de type MOFSET, dont la grille est attaquée par une tension générée par ledit micro-contrôleur 2, au niveau de sa sortie s2 précitée. L'unité de gestion que constitue ce micro-contrôleur 2 commande également l'alimentation d'un bobinage B d'un électroaimant qui lui-même commande le déplacement du pignon du démarreur. A cet effet, le bobinage B est monté entre la masse et la borne B+ d'alimentation à la tension de la batterie avec un transistor de puissance T1 commandé par l'unité de gestion 2. Le transistor T1 est par exemple un transistor MOFSET dont la grille est attaquée par une tension générée par l'unité de gestion 2 sur une de ses sorties (référencée par I sur la figure). Cette unité de gestion 2 reçoit également sur deux entrées e3, e4 d'une part la tension en un point entre le bobinage B et l'interrupteur T1 et d'autre part la tension en un point entre le moteur M et le transistor T2. La séquence d'alimentation du bobinage B et du moteur M est la suivante. La fermeture de l'interrupteur de contact 1 met le micro-contrôleur 2 en état d'activation. Celui-ci met en oeuvre différentes opérations d'initialisation, telles que la vérification de ce que l'induit du moteur M n'est pas en rotation (absence de tension induite aux bornes du moteur M), de ce que le bobinage B n'est pas alimenté, ou encore telles qu'un contrôle de la température du démarreur. Une fois ces opérations réalisées, le micro- contrôleur 2 commande le transistor T1 de façon que le bobinage B soit alimenté par un courant à impulsions à largeur modulée (PWM ou Pulse Width Modulation selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée). A cet effet, la modulation PWM peut être elle-même générée par le micro-contrôleur 2 sur la tension de commande de la grille du transistor T1, d'autres modes de réalisation étant bien entendu possibles (notamment, la modulation PWM du courant d'alimentation du bobinage B pourrait être générée par un montage spécifique disposé dans le circuit d'alimentation dudit bobinage B). La commande ainsi réalisée sur le transistor T1 permet d'assurer un accostage à vitesse réduite du pignon du démarreur contre la couronne du moteur thermique. La tension reçue sur l'entrée e3 permet de surveiller l'évolution de la tension aux bornes de la bobine B. Tant que le noyau mobile de I'électroaimant commandé par le bobinage B se déplace, la tension aux bornes dudit bobinage varie. Elle ne se stabilise que lorsque le noyau a terminé sa course. Lorsque cette stabilisation est détectée par le micro-contrôleur 2, la tension sur la sortie s2 passe à l'état haut et débloque le transistor de puissance T2 qui alimente le moteur électrique M. Dans le même temps, le rapport cyclique de la tension PVVM commandant le transistor T1 change de valeur de façon à ce que l'intensité du courant d'alimentation de la bobine B passe à une valeur de maintien. Cette valeur est choisie suffisamment élevée pour maintenir l'électro- aimant fermé, mais également suffisamment faible pour ne pas provoquer d'échauffement excessif du bobinage B ou du transistor T1. En variante, le transistor T1 peut être alimenté suivant une loi de tension prédéterminée en fonction du temps. A l'issue de cette période, la sortie 2 passe à l'état haut et débloque le transistor de puissance T2. En fin de démarrage - c'est à dire lorsque la clé de contact est relâchée ou lorsque le micro-contrôleur 2 commande la fin automatique du démarrage - le micro-contrôleur 2 fait passer les tensions sur les sorties sl et s2 à l'état bas pour bloquer les transistors T1 et T2. Une telle commande d'alimentation du moteur électrique d'un démarreur présente de nombreux avantages. Elle réalise une commutation statique évitant tous les phénomènes connus d'oxydation de contact, d'usure, de corrosion, de rebonds de contact, etc. Elle permet la réduction de coûts, d'encombrement et de poids, le contacteur n'ayant plus d'effort à exercer lors de la fermeture des contacts de puissance. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande de l'alimentation du moteur électrique (M) d'un démarreur (D) de véhicule notamment automobile, comportant un commutateur de puissance monté en série avec ledit moteur électrique (M) pour commander l'alimentation de celui-ci, caractérisé en ce que ce commutateur est constitué par un composant électronique de puissance commandable (T2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce composant (T2) est un transistor de puissance. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ce composant est commandé par une unité de gestion (2). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déplacement du pignon du démarreur (D) est commandé par un électro- aimant dont le bobinage (B) est monté en série avec un deuxième composant électronique commandable de puissance (T1) qui est lui-même commandé par l'unité de gestion (2) et qui commande l'alimentation dudit bobinage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième composant électronique de puissance (T1) est un transistor de puissance. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le deuxième composant de puissance (T1) est commandé par un signal cyclique à impulsions à largeurs modulées. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de gestion (2) reçoit en entrée la tension aux bornes du (B) et comporte des moyens pour détecter la stabilisation de cette tension, ainsi que des moyens pour modifier le rapport cyclique dudit signal à impulsions à largeur modulée lorsque cette stabilisation est détectée. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de gestion (2) comporte des moyens pour commander le passage à l'état passant du composant de puissance (T2) qui commande l'alimentation du moteur électrique lorsque cette stabilisation de tension est détectée. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que le (ou les) transistor(s) de puissance (T1, T2) est (sont) de type MOFSET. 10. Démarreur de véhicule notamment automobile comportant un moteur électrique (M), un pignon destiné à être entraîné par ledit moteur (M), des moyens pour déplacer ledit pignon d'une position de repos à une position o il engrène avec une couronne du moteur thermique, un dispositif pour commander l'alimentation de son moteur électrique (M), caractérisé en ce que ce dispositif est du type selon l'une des revendications précédentes.