Brevet FR2832464A1 — publié le 20030523

SYSTEME DE DEMARRAGE AUTOMATIQUE D'UN MOTEUR COMPORTANT UNE PLURALITE DE BATTERIES Cette invention se rapporte à un système de démarrage automatique de moteur qui comporte une pluralité de batteries. Un système de démarrage automatique de moteur qui arrête momentanément un moteur de véhicule lorsque le véhicule s'arrête et redémarre le moteur par un démarreur est grandement connu depuis ces dernières années. Dans ce système, un alternateur charge une batterie qui délivre une puissance au démarreur. Si le moteur est redémarré de manière répétée, l'alternateur ne peut pas charger pleinement la batterie. Il s'ensuit que la capacité de démarrage du moteur peut diminuer. Afin de résoudre ce problème, une batterie auxiliaire peut être installée. Toutefois, les deux batteries ne sont pas chargées de manière égale si les capacités des batteries sont différentes. Par exemple, si la capacité de la batterie auxiliaire est inférieure à celle de la batterie principale, la batterie auxiliaire peut être chargée moins que la batterie principale. La présente invention a en conséquence pour but de proposer un système de démarrage automatique de moteur qui améliore la capacité de démarrage du moteur et la condition de charge des batteries. Le système de démarrage automatique de moteur de la présente invention comprend un démarreur-générateur, une pluralité de batteries, un circuit de commutation et un circuit de commande. Le démarreur-générateur comporte une fonction de démarreur qui démarre le moteur et une fonction de générateur qui charge les batteries. Le circuit de commutation commute une connexion des batteries entre une connexion parallèle et une connexion en série. Le circuit de commande commande le moteur et le circuit de commutation. Lors du démarrage du moteur, le circuit de commande commande le circuit de commutation pour qu'il connecte les batteries en série. Une tension série, qui est une tension produite par les batteries connectées en série, est délivrée au démarreur-générateur. Lorsque le moteur n'est pas en cours de démarrage, le circuit de commande commande le circuit de commutation pour qu'il connecte les batteries en parallèle de sorte que les batteries soient chargées par le démarreur-générateur. Dans ce système, une force d'entraînement importante peut être délivrée en sortie du fait que la tension en série, qui est une somme des tensions des batteries, est délivrée au démarreur-générateur pour démarrer le moteur. En outre, les batteries comportant les mêmes capacités sont chargées de façon égale lorsqu'elles sont connectées en parallèle. Ceci améliore la condition de chargement des batteries. Ce qui précède et d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront plus apparents à partir de la description détaillée suivante faite en se référant aux dessins annexés. Sur les dessins : La figure 1 est un schéma de circuit représentant un système de démarrage automatique de moteur conformément au premier mode de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est un organigramme montrant un processus de commande du système de démarrage automatique de moteur ; La figure 3 est un schéma de circuit montrant un système de démarrage automatique de moteur conformément au deuxième mode de réalisation de la présente invention ; et La figure 4 est un schéma de circuit montrant un système de démarrage automatique de moteur conformément au troisième mode de réalisation de la présente invention. Les modes de réalisation préférés de la présente invention seront expliqués en se référant aux divers modes de réalisation sur les dessins annexés. Des parties composantes identiques sont représentées par des références numériques identiques à travers la totalité des modes de réalisation. [Premier mode de réalisation] En se référant à la figure 1, un système de démarrage automatique de moteur A comprend des batteries 1,2, un relais 3, un démarreur-générateur 4 avec un inverseur 41, et un circuit de commande 5. Le relais 3 est destiné à commuter une connexion des batteries 1,2 entre la connexion série et la connexion parallèle. Une résistance 61, dont la résistance est aux alentours de 0,5 Q, comporte la première extrémité 62 et la deuxième extrémité 64. La première extrémité 62 et la deuxième extrémité 64 sont connectées à une ligne d'alimentation 20. La résistance 61 est connectée pour une protection contre les surtensions. Un relais 6 est connecté à la résistance 61 via ses contacts normalement fermés (NC) 63. Une diode 65 est connectée entre la résistance 61 et la batterie 1. L'anode 66 et la cathode 67 de la diode 65 sont connectées respectivement à la borne positive de la batterie 1 et à l'extrémité 64 de la résistance 61. Le système A est connecté à un démarreur 7 pour une opération de démarrage normale, un relais 70 avec un contact NC 71, une charge électrique 8 et un commutateur 81 pour la charge 8. La batterie 1 est une batterie au plomb-acide avec une capacité de stockage de puissance de 12 V. La borne négative 12 de la batterie 1 est connectée à un châssis de véhicule. La batterie 2 est également une batterie au plomb-acide avec une capacité de stockage de 12 V. La borne positive 21 de la batterie 2 est connectée à la ligne d'alimentation 20. Le relais 3 comporte une bobine électromagnétique 31, des contacts NC 32,33 et des contacts normalement ouverts (NO) 34,35. Les contacts NC 32,33 restent fermés et les contacts NO 34,35 restent ouverts, lorsque le circuit de commande 5 n'attaque pas la bobine électromagnétique 31, c'est-à-dire, lorsque le moteur fonctionne normalement. Dans cet état, les batteries 1,2 sont connectées en parallèle. Les contacts NC 32,33 deviennent ouverts et les contacts NO 34,35 deviennent fermés lorsque le circuit de commande 5 attaque la bobine 31 pour redémarrer automatiquement le moteur. Dans cet état, les batteries 1, 2 sont connectées en série. Le démarreur-générateur 4 comporte une fonction de démarreur qui est destinée à démarrer le moteur à partir d'un arrêt, et une fonction de générateur qui est destinée à générer de la puissance. Le démarreur-générateur 4 est entraîné par le moteur lorsqu'il génère de la puissance. La tension en série (somme des deux tensions de batterie) est appliquée au moteur du démarreur 4 via l'inverseur 41 pour démarrer automatiquement le moteur. Le circuit de commande 5 comprend un micro-calculateur, et commande l'alimentation du relais 3 et des bobines électromagnétiques 31,60, en plus de la commande destinée à arrêter et redémarrer le moteur. Un processus de commande du circuit de commande 5 est illustré sur la figure 2. Le circuit 5 détermine si un conducteur du véhicule tourne une clé de contact 82 de la position OFF à la position démarrage (ST) 84 via la position accessoire (ACC) et la position ON 83 à l'étape SI. Si oui, le relais 70 est activé et le contact NO 71 est fermé à l'étape S2 de sorte que l'interrupteur magnétique 72 du démarreur 7 est fermé. Il s'ensuit que la puissance est délivrée au démarreur 7, et que le moteur est démarré par le démarreur 7. Lorsque le conducteur tourne la clé de contact de la position ST 84 à la position ON 83 après le démarrage du moteur, le contact NO 71 s'ouvre du fait que l'alimentation du relais 70 s'arrête. Il s'ensuit que l'interrupteur magnétique 72 s'ouvre et que l'alimentation du démarreur 7 s'arrête. Le circuit de commande 5 ne délivre pas de puissance aux relais 3,6 lorsque le moteur est démarré pour la première fois, lorsqu'il est en fonctionnement, et lorsqu'on l'arrête. En conséquence, les contacts NC, 32, 33,63 restent fermés. Etant donné que les batteries 1,2 sont connectées en parallèle dans cet état, une tension parallèle est délivrée à la ligne 20. La tension parallèle est une tension mesurée lorsque les batteries 1,2 sont connectées en parallèle. Lorsque l'interrupteur 81 est fermé, la tension est appliquée à la charge 8 via la ligne 20 et le contact NC 63. Lorsque le moteur est en fonctionnement, les batteries 1,2 sont chargées par la tension produite par le démarreur-générateur 4 via la ligne 20. A l'étape S3, il est déterminé si l'ordre d'arrêter le moteur est délivré. Si le véhicule s'arrête à un feu de circulation, la vitesse du véhicule est de zéro, l'accélérateur est relâché, et la pédale de frein est enfoncée. Dans cet état, il est déterminé que l'ordre est délivré. Dans ce cas (OUI), le processus avance à l'étape S4. Si l'ordre n'est pas délivré (NON), le processus est mis en pause. A l'étape S4, le circuit de commande 5 délivre en sortie l'ordre d'arrêter le moteur (d'arrêter l'injection de carburant et l'allumage par bougie), de sorte que le moteur est arrêté. A l'étape S5, lorsque le conducteur relâche la pédale de frein ou enfonce l'accélérateur, il est déterminé que l'ordre de redémarrage est délivré. Si l'ordre de redémarrage est délivré (OUI), le processus avance à l'étape S6. Si l'ordre de redémarrage n'est pas délivré (NON), le processus retourne à l'étape S4 de sorte que le moteur reste à l'arrêt. A l'étape S6, le circuit de commande 5 délivre la puissance au relais 6, et ouvre le contact NC 63 du relais 6. L'alimentation du relais 3 est arrêtée pendant quelques millisecondes. Pendant cette période, la tension réduite par la résistance 61 est appliquée à la charge 8 via la ligne 20. La tension de la batterie 1 est appliquée à la charge 8 via la diode 65. A l'étape S7, le circuit de commande 5 délivre la puissance au relais 3, et commute la connexion des batteries 1,2 en parallèle. L'alimentation du relais 6 continue. Le circuit de commande 5 délivre un signal d'attaque à l'inverseur 41 au moment où il délivre la puissance au relais 3. La tension est appliquée au démarreur-générateur 4 via l'inverseur 41 pour de ce fait redémarrer le moteur. La tension réduite pendant le fonctionnement du démarreur-générateur 4 est appliquée à la charge 8 via la ligne 20 et la résistance 61. La tension mesurée au niveau de la ligne 20 devient nulle alors que le relais 3 est en cours de commutation. Toutefois, la tension de la batterie 1 est appliquée à la charge 8 via la diode 65. Lorsqu'il est déterminé à l'étape S8 que le processus de redémarrage de moteur est achevé, le circuit de commande 5 arrête l'alimentation du relais 3, et commute la connexion des batteries 1,2 à nouveau en parallèle à l'étape S9. De plus, l'alimentation du relais 6 continue pendant plusieurs millisecondes pour réduire une alimentation en tension excessive. Pendant cette période comprenant le temps de commutation du relais 3, la tension de la batterie 1 est appliquée à la charge 8 via la diode 65. A l'étape S10, le circuit de commande 5 arrête l'alimentation du relais 6 et le processus retourne à l'étape S3. L'alimentation du relais 3 reste arrêtée. A ce moment, les contacts NC 32,33, 63 sont fermés. Les batteries 1,2 sont connectées en parallèle. Lorsque l'interrupteur 81 est fermé, la tension est appliquée à la charge 8 via la ligne 20 et le contact NC 63. Les batteries 1,2 sont chargées avec la tension produite par le démarreur-générateur 4 entraîné par le moteur via la ligne 20. Le système A peut délivrer une force d'entraînement importante du fait que le démarreur-générateur 4 est alimenté par une tension série des batteries 1,2 via l'inverseur 41 pour le redémarrage du moteur. Ceci réduit un retard du redémarrage du véhicule du fait que le redémarrage du moteur est réalisé en douceur. Lors du redémarrage du moteur, la tension série des batteries 1, 2 est appliquée au démarreur-générateur 4 via l'inverseur 41. Lors du fonctionnement du moteur, les batteries 1,2 connectées en parallèle sont chargées par le démarreur-générateur 4. En conséquence, les fonctions de démarreur et d'alternateur (générateur) peuvent être exécutées par le démarreur-générateur 4. En outre, les batteries 1,2 possédant les mêmes capacités de stockage de puissance sont chargées en étant connectées en parallèle. Ceci améliore le fait que l'une des batteries 1,2 possède une charge plus forte que l'autre. Alors que le relais 3 est en cours de commutation pour redémarrer le moteur après un arrêt, la tension au niveau de la ligne 20 devient momentanément de 0 V. Toutefois, la tension de la batterie est délivrée à la charge 8. Ceci est dû au fait que la diode 65 est connectée entre la borne positive 11 de la batterie 1 et la charge 8 pour délivrer la tension de batterie à la charge 8. Au redémarrage du moteur, le contact NC 63 est ouvert. En conséquence, la tension en série de la ligne 20 est appliquée à la charge 8 via la résistance 61. Il s'ensuit que la tension plus élevée que la tension nominale de la charge 8 n'est pas appliquée à la charge 8. [Deuxième mode de réalisation] En se référant à la figure 3, un système de démarrage automatique de moteur B ne comprend pas le relais 6 et la résistance 61 du système de démarrage automatique de moteur A. La charge électrique 8 est directement connectée à la ligne d'alimentation de puissance 20 via l'interrupteur 81. La diode 65 qui délivre la tension de batterie pour commuter le relais 3 est directement connectée à la ligne 20. Lorsqu'un ordre de redémarrage est délivré, le circuit de commande 5 délivre en sortie un signal d'attaque à l'inverseur 41, délivre la puissance au relais 3, et commute la connexion des batteries 1, 2 en série. La tension série réduite pendant l'opération du démarreurgénérateur 4 est appliquée à la charge 8. Pendant que le relais 3 est en cours de commutation, la tension au niveau de la ligne d'alimentation de puissance 20 devient nulle. Toutefois, la tension de la batterie 1 est appliquée à la charge 8 via la diode 65. Lorsque le processus de redémarrage du moteur est achevé, le circuit de commande 5 arrête l'alimentation du relais 3, et commute la connexion des batteries 1, 2 en parallèle. Pour réduire une alimentation en tension excessive, le circuit de commande 5 arrête l'attaque de l'inverseur 41 après que l'alimentation du relais 3 a été arrêtée. Au moment où l'alimentation du relais 3 est arrêtée, les contacts NC 32,33 du relais 3 sont fermés. Il s'ensuit que les batteries 1, 2 sont connectées en parallèle et que la tension parallèle est délivrée à la ligne 20. La tension parallèle est appliquée à la charge 8 via l'interrupteur 81 et la ligne 20. La tension produite par le démarreur-générateur 4 est délivrée à la ligne 20 et les batteries 1,2 sont chargées avec la tension. Lorsque le processus de redémarrage du moteur est achevé, l'attaque de l'inverseur 41 est arrêtée après que l'alimentation du relais 3 ait été arrêtée. Ceci réduit le fait que la tension supérieure à la tension nominale de la charge 8 est appliqué à la charge 8. [Troisième mode de réalisation] En se référant à la figure 4, un système de démarrage automatique de moteur C comprend un alternateur 91 entraîné par un moteur et un démarreur 92 pour un redémarrage du moteur, à la place de l'inverseur 41 et du démarreurgénérateur 4 du système B. Lorsqu'un ordre de redémarrage est délivré, le circuit de commande 5 délivre en sortie un signal d'attaque vers la bobine d'attaque 94, délivre la puissance au relais 3, et commute la connexion des batteries 1,2 en série. La tension série des batteries 1,2 réduite pendant le fonctionnement du démarreur 92 est appliquée à travers la charge électrique 8. Pendant que le relais 3 est en cours de commutation, la tension au niveau de la ligne d'alimentation de puissance 20 devient nulle. Toutefois, la tension de la batterie 1 est délivrée à la charge 8 via la diode 65. Lorsque le processus de redémarrage du moteur est achevé, le circuit de commande 5 arrête l'alimentation du relais 3 et commute la connexion des batteries 1,2 en parallèle. Pour réduire l'application d'une tension excessive vers la charge 8, la délivrance en sortie du signal d'attaque vers la bobine d'attaque 94 est arrêtée après que l'alimentation du relais 3 ait été arrêtée. Au moment où l'alimentation du relais 3 est arrêtée, les contacts NC 32 et 33 du relais 3 sont fermés. Il s'ensuit que les batteries 1,2 sont connectées en parallèle et que la tension parallèle est délivrée à la ligne 20. La tension parallèle est appliquée à la charge 8 via la ligne 20 et l'interrupteur 81. La tension produite par l'alternateur 91 est délivrée à la ligne 20, et les batteries 1, 2 sont chargées par la tension. Lors du redémarrage du moteur, la tension série des batteries 1, 2 est délivrée au démarreur 92. En conséquence, une force d'entraînement importante est délivrée. Ceci réduit un retard de redémarrage du véhicule du fait que le redémarrage du moteur est effectué en douceur. La présente invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation précédemment décrits et représentés sur les figures, mais peut être mise en oeuvre de diverses manières sans sortir de l'esprit de l'invention. Les systèmes A, B, C peuvent être configurés de telle sorte que le circuit de commande 5 n'arrête pas automatiquement le moteur dans certaines conditions. De telles conditions peuvent comprendre le fait que la tension de la batterie 1 est inférieure à une tension prédéterminée, qu'une porte du véhicule est ouverte, qu'une climatisation est en fonctionnement à forte puissance, que la température de l'eau de refroidissement se situe à l'extérieur d'une plage admissible, qu'un clignotant est en fonctionnement, ou que le véhicule monte une pente raide, ou si la capacité électrique de la première batterie ou de la deuxième batterie est inférieure à une valeur prédéterminée. Dans les exemples ci-dessus, deux démarreurs sont utilisés : l'un est destiné à une opération de démarrage normal, et l'autre est destiné à une opération de redémarrage. Celui destiné à une opération de démarrage normal présente un couple de démarrage élevé nécessaire pour le démarrage du moteur. L'autre présente une vitesse de rotation élevée pour démarrer le moteur immédiatement. REVENDICATIONS 1. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) comprenant : une première batterie (1) ; une deuxième batterie (2) ; un moyen de démarreur-générateur (4,41, 91,92) comportant une fonction de démarreur pour démarrer un moteur d'un véhicule avec une puissance délivrée par les première et deuxième batteries (1,2) et une fonction de générateur pour charger les première et deuxième batteries (1,2) alors que le moteur est en fonctionnement ; un moyen de commutation (3) qui commute une connexion des première et deuxième batteries (1, 2) entre une connexion en série et une connexion en parallèle ; et un moyen de commande (5) qui commande le moyen de commutation (3) caractérisé en ce que la première batterie (1) et la deuxième batterie (2) présentent la même capacité de stockage de puissance ; le moyen de commande (5) commande le moyen de commutation (3) pour connecter les première et deuxième batteries (1, 2) en série pour délivrer une tension série, qui est une somme des tensions des première et deuxième batteries (1,2) au moyen de démarreur-générateur (4) pour démarrer le moteur, et le moyen de commande (5) commande le moyen de commutation (3) pour connecter les première et deuxième batteries (1,2) en parallèle pour charger les première et deuxième batteries (1,2) par le démarreur-générateur (4, 41,91, 92) alors que le moteur est en fonctionnement. 2. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon la revendication 1 caractérisé de plus en ce que : le moyen de démarreur-générateur (4,41, 91,92) comprend un alternateur (91) qui est entraîné par le moteur et charge les première et deuxième batteries (1,2) et un démarreur (92) qui démarre le moteur ; le moyen de commande (5) exécute une commande pour arrêter le moteur lorsque le véhicule s'arrête, et une commande pour redémarrer le moteur lorsqu'un ordre de redémarrage du moteur est délivré ; le moyen de commande (5) commande le moyen de commutation (3) pour connecter les première et deuxième batteries (1,2) en parallèle pour charger les première et deuxième batteries (1,2) par l'alternateur (91) alors que le moteur est en fonctionnement ; et le moyen de commande (5) commande le moyen de commutation (3) pour connecter les première et deuxième batteries (1,2) en série pour délivrer la tension série au démarreur (92) lorsque l'ordre est délivré. 3. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que : le moyen de démarreur-générateur (4,41, 91,92) comprend un démarreur-générateur (4) et un inverseur (41) ; le moyen de commande (5) réalise une commande pour arrêter le moteur lorsque le véhicule s'arrête, et une commande pour redémarrer le moteur lorsqu'un ordre de redémarrage du véhicule est délivré ; le moyen. de commande (5) commande le moyen de commutation (3) pour connecter les première et deuxième batteries (1,2) en parallèle pour charger les première et deuxième batteries (1,2) par la fonction de génération du démarreur-générateur (4) alors que le moteur est en fonctionnement ; et le moyen de commande (5) commande le moyen de commutation pour connecter les première et deuxième batteries (1,2) en série pour délivrer la tension série au démarreur-générateur (4) via l'inverseur (41) pour redémarrer le moteur par la fonction de démarreur du démarreur-générateur (4) lorsqu'un ordre de redémarrage du moteur est délivré. 4. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé de plus en ce que le moyen de commande (5) limite la commande d'arrêt du moteur si une condition dans laquelle le moyen de commande (5) arrête le moteur n'est pas satisfaite. 5. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé de plus en ce que le moyen de commande (5) limite la commande pour arrêter le moteur si la capacité électrique de la première batterie (1) ou de la deuxième batterie (2) est inférieure à une valeur prédéterminée. 6. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé de plus en ce que la première batterie (1) est connectée pour délivrer de manière continue une tension parallèle à un démarreur (7) pour un démarrage manuel, et est connectée de façon électrique à une charge électrique (8). 7. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé de plus en ce qu'une ligne d'alimentation de puissance (20), à laquelle une diode (65) est connectée pour délivrer la tension de la première batterie (1) pour faire jouer le moyen de commutation (3) est connectée à une charge électrique (8). 8. Système de démarrage automatique de moteur (A, B, C) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé de plus en ce que : une résistance (61) pour la protection contre les surtensions comporte une première extrémité (62) et une deuxième extrémité (64) ; la première extrémité (62) est connectée à la ligne d'alimentation de puissance (20) et la deuxième extrémité (64) est connectée à une diode (65) qui est destinée à délivrer la tension de la première batterie (1) à la charge électrique (8) ; un contact normalement fermé (63) d'un relais (3) est connecté à la première extrémité (62) et à la deuxième extrémité (64) ; et la deuxième extrémité est également connectée à la charge électrique (8).