Brevet FR2797472A1 — publié le 20010216

La présente invention est relative aux systèmes, notamment pour véhicules automobiles, qui assurent d'une part le démarrage d'un moteur thermique et d'autre part la mise en charge d'un circuit électrique. Elle concerne également la commande d'un tel système. Habituellement, sur les véhicules automobiles, le lancement du moteur thermique est réalisé par un démarreur, tandis que la charge de la batterie et l'alimentation des consommateurs sont assurées par un alternateur. Il a déjà été proposé de réaliser ces deux fonctions au moyen d'un alternateur utilisé à la fois comme générateur et comme moteur électrique. Une telle machine électrique qui réalise à la fois les deux fonctions est couramment désignée sous le nom d'alterno-démarreur. Pour une présentation d'une telle machine, on pourra avantageusement se référer au brevet FR 2 745 444. i15 Généralement, cette machine est disposée à la place de l'alternateur. En mode moteur, elle entraîne la poulie du vilebrequin au moyen de la courroie également utilisée en mode générateur. On parle alors d'un alterno-démarreur de type séparé, par opposition à des machines alternodémarreurs qui entraîneraient directement le moteur thermique au moyen d'un pignon engrenant avec une couronne d'engrenage. Les alterno-démarreurs de type séparé présentent en fonctionnement en mode moteur certains inconvénients. -.. Notamment, dans certaines conditions extrêmes, notamment à basse température, le moteur thermique présente un couple résistif important qui peut empêcher un entraînement satisfaisant par la courroie. Egalement, les alterno-démarreurs séparés ne permettent pas des démarrages rapides dans tous les cas. Les temps de démarrage peuvent être relativement longs, notamment si le moteur thermique connaît des problèmes d'injection ou encore du fait du glissement de la courroie, etc. . Or, il est souhaitable que le démarrage d'un véhicule puisse se réaliser en des temps relativement courts, en particulier lorsque le calculateur de bord du véhicule met en oeuvre pour le moteur thermique un fonctionnement à coupure et redémarrage automatiques du moteur thermique lors des arrêts du véhicule (fonctionnement de type " stop & go " selon la terminologie anglo-saxonne classiquement utilisée par l'homme du métier). L'invention propose quant à elle un système de démarrage et de charge et une commande qui permettent de pallier ces inconvénients. Plus particulièrement, I'invention concerne un système, notamment pour véhicule automobile, apte à assurer d'une part le démarrage d'un moteur thermique et d'autre part la mise en charge d'un circuit électrique, comportant une machine électrique principale apte à fonctionner d'une part comme générateur et d'autre part comme un moteur électrique, ladite machine électrique entraînant le moteur thermique au moyen d'une courroie lorsqu'elle fonctionne en mode moteur, le système comportant en outre des moyens de gestion qui commandent la machine électrique principale. Ledit système est tel qu'il comporte un démarreur complémentaire, ainsi que des moyens pour détecter au moins une condition de déclenchement de l'activation dudit démarreur complémentaire et les moyens de gestion commandent selon une séquence particulière la machine électrique principale et le démarreur lorsque ladite condition est détectée par lesdits moyens de détection. Ainsi, le système comporte des moyens de démarrage complémentaires (le démarreur), qui lorsqu'une condition nécessitant leur activation est détectée, complète la machine électrique principale, selon un fonctionnement synchronisé avec celui de ladite machine. Un tel système est en outre avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - lesdits moyens de détection comportent au moins un capteur de température, ainsi que des moyens pour comparer une température mesurée par ledit capteur à un seuil inférieur particulier. - les moyens de détection comportent des moyens pour détecter une absence de démarrage à l'issue d'un temps donné pendant lequel la machine électrique principale fonctionne en mode moteur. - les moyens de gestion comportent des moyens pour, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée, actionner le démarreur complémentaire de façon à ce que son pignon engrène sur une couronne complémentaire pour entraîner le moteur à combustion, pour commander la machine électrique principale en mode moteur, lorsque l'engrènement du pignon du démarreur est assuré et pour couper le démarreur et commander la machine électrique principale en mode générateur lorsqu'il est détecté que le moteur thermique est lancé. - les moyens de gestion comportent des moyens pour couper le fonctionnement en mode moteur de la machine électrique principale, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée. L'invention concerne également un procédé pour la commande d'un système, notamment pour véhicule automobile, apte à assurer d'une part le démarrage d'un moteur thermique et d'autre part la mise en charge d'un circuit électrique, comportant une machine électrique principale apte à fonctionner d'une part comme générateur et d'autre part comme un moteur électrique, ladite machine électrique entraînant le moteur thermique au moyen d'une courroie lorsqu'elle fonctionne en mode moteur, selon lequel, ledit système comportant un démarreur complémentaire, on détecte au moins une condition de déclenchement de l'activation dudit démarreur complémentaire et on commande selon une séquence particulière la machine électrique principale et le démarreur lorsque ladite condition est détectée. Un tel procédé est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - pour détecter une condition de déclenchement, on mesure au moins une température et on compare une température ainsi mesurée à un seuil inférieur particulier. - pour détecter une condition de déclenchement, on détecte une absence de démarrage à l'issue d'un temps donné pendant lequel la machine électrique principale fonctionne en mode moteur. - lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée, on actionne le démarreur complémentaire de façon à ce que son pignon engrène sur une couronne complémentaire pour entraîner le moteur à combustion, on commande la machine électrique principale en mode moteur, lorsque l'engrènement du pignon du démarreur est assuré et on coupe le démarreur et on commande la machine électrique principale en mode générateur lorsqu'il est détecté que le moteur thermique est lancé. - on coupe le fonctionnement en mode moteur de la machine électrique principale, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant un système conforme à un mode de I 5 réalisation possible de l'invention; - les figures 2a et 2b sont des graphes temporels sur lesquels on a porté des exemples de séquences d'alimentation possibles pour l'alterno- démarreur et le démarreur complémentaire du système de la figure 1. Le système de démarrage et de charge illustré sur la figure 1 est composé: - d'un alterno-démarreur séparé 1 dont l'arbre se termine par une poulie 2 qui est reliée à une poulie 3 du vilebrequin par l'intermédiaire d'une courroie multi-gorges 4; cet alterno-démarreur est monté à la place que prend habituellement l'alternateur; - d'un démarreur 5 de complément, dont le pignon est apte à engrener la denture d'une couronne 6 pour entraîner l'arbre du moteur thermique; - d'une électronique de pilotage 7. L'électronique de pilotage 7 est constituée: - d'un pont de transistors 8 qui constitue un convertisseur de puissance réversible et qui assure le pilotage en mode démarreur et le redressement synchrone en mode alternateur. - d'un module de gestion 9 qui commande les différents transistors du convertisseur 8 et gère les différentes fonctions suivantes: - puissance en modes démarreur et alternateur - régulation en mode alternateur transition du mode démarreur au mode alternateur - stratégie de fonctionnement pour les conditions extrêmes - synchronisation des deux machines. Ledit module de gestion 9 est à cet effet alimenté par la tension de la batterie, référencée par B, à laquelle il est relié par l'intermédiaire d'un interrupteur 10 de contact du véhicule. Il reçoit en entrée des informations lui permettant de déterminer la position angulaire du rotor de l'alletrno-démarreur 1, par exemple des informations fournies par des capteurs 11, tels que des capteurs à effet Hall 11. En sortie, il alimente l'inducteur de l'alterno-démarreur 1, ainsi que le démarreur 5 et génère les tensions injectées sur les grilles (A, B, C; A', B', 1 5 C') des transistors du pont 8. Les figures 2a et 2b illustrent trois séquences d'alimentation de l'alterno-démarreur 1 et du démarreur 5 correspondant à trois cas de fonctionnement différents. Ces trois séquences d'alimentation ont été référencées par 1, Il et III. La séquence I correspond à l'alimentation qui est mise en oeuvre lorsqu'il est détecté que le moteur thermique et le système de démarrage se trouvent dans des conditions extrêmes de fonctionnement. --. La détection de conditions extrêmes se fait au moyen par exemple d'un ou plusieurs capteurs de température (non représentés sur la figure 1) reliés au module de gestion 9, ce dernier mettant en oeuvre une comparaison de la ou les températures mesurées à un ou plusieurs seuils donnés. Le ou les seuils sont par exemple fonctions des caractéristiques du moteur à combustion interne. Lorsque ces conditions de fonctionnement extrêmes sont détectées, le module de gestion 9 commande alors l'alterno-démarreur 1 et le démarreur 5 selon la séquence suivante. Dans une première phase (phase [1] sur la figure 2), le démarreur 5 est alimenté. Son pignon d'entraînement se déplace et engrène sur la couronne dentée 6 de la transmission du moteur à combustion. Dans une deuxième phase, une fois l'engrènement assuré, I'alterno- démarreur est commandé en mode moteur (phase [2]). Puis, lorsque l'on détecte le lancement du moteur à combustion interne, on commande le désengrènement du pignon d'entraînement du démarreur 5, tandis que l'alterno-démarreur 1 est basculé en mode générateur (phase [3]). Hors conditions extrêmes de fonctionnement, il peut arriver que le démarrage commandé par l'alterno-démarreur 1 n'intervienne pas assez rapidement. Pour pallier cette défaillance, le module de gestion 9 commande l'alimentation de l'alternmo-démarreur et du démarreur 5 de la façon suivante i 5 (séquence 11). Lorsque la fermeture de l'interrupteur 10 commande un démarrage, le module 9 alimente l'inducteur de l'alterno-démarreur 1 de façon à ce que celui-ci fonctionne en mode moteur, tandis que le démarreur 5 n'est pas sollicité (phase [1]). Si le moteur thermique n'a toujours pas démarré au bout d'un temps T, on arrête l'alimentation de l'alterno-démarreur 1, puis on alimente le démarreur 5 de complément, de façon à ce que le pignon d'engrènement de celui-ci avance, puis engrène avec la couronne dentée 6 (phase d'alimentation [2]). Lorsque l'engrènement est assuré, on alimente à nouveau l'alterno- démarreur 1 en mode moteur (phase d'alimentation [3]). Lorsque le lancement du moteur à combustion interne est détecté, on désengrène le pignon d'entraînement du démarreur 5, tandis que l'alterno- démarreur 1 est commandé en générateur(phase [4]). En conditions normales de fonctionnement, c'est à dire si aucune consigne particulière n'a été détectée (température basse, dépassement de durée de démarrage..), l'alimentation de l'alterno-démarreur 1 et du démarreur 5 est gérée selon la séquence III. L'alterno-démarreur 1 est initialement- commandé en mode moteur (phase [1] ); lorsque le lancement du moteur à combustion interne est détecté, on passe en mode de générateur (phase [2]). Le démarreur 5 n'est quant à lui pas activé. REVENDICATIONS - 1. Système, notamment pour véhicule automobile, apte à assurer d'une part le démarrage d'un moteur thermique et d'autre part la mise en charge d'un circuit électrique, comportant une machine électrique principale apte à fonctionner d'une part comme générateur et d'autre part comme un moteur électrique, ladite machine électrique entraînant le moteur thermique au moyen d'une courroie lorsqu'elle fonctionne en mode moteur, le système comportant en outre des moyens de gestion qui commandent la machine électrique principale, caractérisé en ce qu'il comporte un démarreur complémentaire, ainsi que des moyens pour détecter au moins une condition de déclenchement de l'activation dudit démarreur complémentaire et en ce que les moyens de gestion commandent selon une séquence particulière la machine électrique principale et le démarreur lorsque ladite 1 5 condition est détectée par lesdits moyens de détection. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comportent au moins un capteur de température, ainsi que des moyens pour comparer une température mesurée par ledit capteur à un seuil inférieur particulier. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent des moyens pour détecter une absence de démarrage à l'issue d'un temps donné pendant lequel la machine électrique principale fonctionne en mode moteur. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de gestion comportent des moyens pour, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée, actionner le démarreur complémentaire de façon à ce que son pignon engrène sur une couronne complémentaire pour entraîner le moteur à combustion, pour commander la machine électrique principale en mode moteur, lorsque l'engrènement du pignon du démarreur est assuré et pour couper le démarreur et commander la machine électrique principale en mode générateur lorsqu'il est détecté que le moteur thermique est lancé. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de gestion comportent des moyens pour couper le fonctionnement en mode moteur de la machine électrique principale, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée. 6. Procédé pour la commande d'un système, notamment pour véhicule automobile, apte à assurer d'une part le démarrage d'un moteur thermique et d'autre part la mise en charge d'un circuit électrique, comportant une machine électrique principale apte à fonctionner d'une part comme générateur et d'autre part comme un moteur électrique, ladite machine électrique entraînant le moteur thermique au moyen d'une courroie lorsqu'elle fonctionne en mode moteur, caractérisé en ce que, ledit système comportant un démarreur complémentaire, on détecte au moins une condition de déclenchement de l'activation dudit démarreur complémentaire et en ce qu'on commande selon une séquence particulière la machine électrique principale et le démarreur lorsque ladite condition est détectée. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour détecter une condition de déclenchement, on mesure au moins une température et on compare une température ainsi mesurée à un seuil inférieur particulier. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que pour détecter une condition de déclenchement, on détecte une absence de démarrage à l'issue d'un temps donné pendant lequel la machine électrique principale fonctionne en mode moteur. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée, on actionne le démarreur complémentaire de façon à ce que son pignon engrène sur une couronne complémentaire pour entraîner le moteur à combustion, on commander la machine électrique principale en mode moteur, lorsque l'engrènement du pignon du démarreur est assuré et on coupe le démarreur et on commande la machine électrique principale en mode générateur lorsqu'il est détecté que le moteur thermique est lancé. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on coupe le fonctionnement en mode moteur de la machine électrique principale, lorsqu'une condition de l'activation du démarreur complémentaire est détectée.