Brevet FR2836702A1 — publié le 20030905

Système de démarrage Domaine technique de l'invention L'invention concerne un système de démarrage comportant un démarreur constitué par un moteur électrique et un contacteur destinés à être alimentés par une batterie pour permettre le démarrage d'un véhicule. État de la technique Comme représenté à la figure 1, un démarreur selon l'art antérieur comporte un moteur électrique 1 mis en route par l'intermédiaire d'un contacteur 2. Une batterie 3 fournit l'énergie électrique nécessaire au démarrage. Elle est connectée au moteur 1 par un câble de puissance 4, par l'intermédiaire d'un contact 5 d'un relais de puissance, classiquement intégré dans le contacteur 2. La batterie 3 est également connectée au contacteur 2 par un câble de commande 6, par l'intermédiaire d'une clé de contact 7. Ainsi le démarreur est classiquement alimenté par deux câbles : - le câble de puissance 4, connecté à une borne d'alimentation 8 du démarreur et fournissant le courant principal au moteur électrique 1 du démarreur. Ce câble est un câble de grosse section permettant de transmettre, sous une tension de 12 volts, 100 à 500 ampères en moyenne suivant la puissance du démarreur. Des pics d'intensité peuvent aller de 500 à plus de 1000 ampères selon les démarreurs. - le câble de commande 6 du contacteur 2, connecté à une borne de commande 9 du démarreur. Ce câble est dimensionné pour un courant de 30 à 60 A. Ainsi, la fermeture de la clé de contact 7 alimente le contacteur 2, provoquant la fermeture du contact 5 du relais de puissance et le démarrage du moteur électrique 1. Le câble de commande 6 a un long cheminement à l'intérieur du véhicule. En effet, il part de la borne positive de la batterie 3, généralement disposée dans le compartiment moteur du véhicule, rejoint la clé de contact 7 disposée sur la colonne de direction, à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, puis revient dans le compartiment moteur pour terminer sur la borne de commande 9 du démarreur. Cette liaison ne doit pas présenter de chute de tension trop importante, sous 30 à 60A, pour que le contacteur puisse se fermer et produire la force motrice nécessaire. Ceci rend nécessaire, pour le câble de commande 6, une section importante, par exemple comprise entre 2, 5 et 3, 5mm2. La résistance totale du câble de commande 6 est ainsi généralement comprise entre 50 et 100 milliohms. Le contacteur 2 est, de plus, dimensionné pour pouvoir se fermer à chaud. En effet, c'est dans ces conditions que la résistance des bobinages, à laquelle s'ajoute la résistance de câblage, est la plus importante, l'intensité résultante la plus faible et, en conséquence, la force d'attraction de l'électroaimant du contacteur la plus faible. Ceci a un impact direct sur le volume de cuivre des bobinages du contacteur et sur le volume d'acier du circuit magnétique du contacteur. Par ailleurs, la commande du démarreur est généralement verrouillée par des capteurs de position. Par exemple, dans le cas de véhicule avec une boîte de vitesse automatique, un interrupteur, disposé en série avec la clé de contact 7 sur le câble de commande 6, interdit le démarrage pour une position du sélecteur de vitesse autre que parking ou neutre . Or, les capteurs de position ne peuvent accepter le passage d'un courant aussi important que celui du contacteur 2 du démarreur. Il est alors nécessaire de prévoir un relais auxiliaire en série avec la clé de contact. Ceci conduit à un surcoût et à un besoin de place supplémentaire pour intégrer un relais de plus dans les circuits électriques du véhicule. De plus en plus souvent, sur les nouveaux véhicules, le démarreur n'est plus piloté directement par le conducteur par l'intermédiaire de la clé de contact 7. Un calculateur de servitude prend alors en charge, sur ordre du conducteur, par exemple par l'intermédiaire d'un badge, la mise en marche et l'arrêt du démarreur. Cette automatisation évite les fausses manoeuvres ou les sollicitations excessives du démarreur. En raison des fortes intensités absorbées par le circuit de commande du démarreur, il est alors indispensable d'interposer un relais auxiliaire entre le démarreur et le calculateur. Dans les démarreurs connus, le câble de puissance 4 connectant la batterie 3 à la borne d'alimentation 8 du démarreur, reste en permanence sous tension, que le véhicule soit en marche ou au repos. Il y a donc un risque de court-circuit, soit par écrasement du câble de puissance, lors d'un accident de la route, soit par usure de l'isolant du câble de puissance sous l'effet des vibrations. Comme il s'agit d'un câble de forte section, le courant de court-circuit éventuel est très important et peut constituer un départ de feu dans le véhicule. Pour limiter ce risque, certains véhicules possèdent un fusible entre le câble de puissance 4 et la batterie 3. Cependant, son efficacité est limitée car une telle protection ne fonctionne que lorsqu'il y a un court-circuit franc. Le fusible doit, de plus, être dimensionné de manière à ne pas fondre consécutivement au fonctionnement normal du démarreur, sachant que celui-ci peut absorber, dans certaines configurations de démarrage, jusqu'à 75% du courant de court-circuit. De plus, dans des cas de consommation importante, par exemple en cas de démarrage à froid, la chute de tension dans le fusible provoque, à forte intensité, une baisse des performances du démarreur. Objet de l'invention L'invention a pour but un démarreur ne présentant pas ces inconvénients et, en particulier, permettant de limiter les risques d'incendie liés au démarreur. Une solution pourrait consister à remplacer le fusible situé entre le câble de puissance 4 et la batterie 3 par le contact de travail d'un relais de puissance, capable de supporter une intensité moyenne de 100 à 500A absorbée par le moteur électrique. Le bobinage du relais de puissance serait alors connecté en parallèle sur la batterie par l'intermédiaire de la clé de contact 7. Ainsi, la fermeture de la clé de contact 7 alimenterait simultanément le contacteur 2 du démarreur et le bobinage du relais de puissance, mettant ainsi sous tension le câble de puissance 4 par l'intermédiaire du contact de travail du relais de puissance. Le contact de travail du relais de puissance ne serait fermé que pendant les quelques secondes nécessaires au démarrage. Le câble de puissance 4 ne serait donc sous tension que pendant une courte période de quelques secondes, nécessaire au démarrage. Selon l'invention, le démarreur est connecté à la batterie par un seul câble, connecté à une borne d'alimentation du démarreur, elle-même connectée en permanence à une borne de commande du contacteur, des moyens d'interruption, disposés entre la borne d'alimentation du démarreur et la batterie, étant contrôlés de manière à connecter temporairement la batterie et la borne d'alimentation du démarreur pendant une période de démarrage. Selon un développement de l'invention, les moyens d'interruption sont disposés le plus près possible de la batterie et peuvent être constitués par un relais de puissance. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 illustre un démarreur selon l'art antérieur. La figure 2 représente un démarreur selon l'invention. Description d'un mode particulier de réalisation. Dans le démarreur représenté à la figure 2, le moteur 1 est, comme précédemment, connecté à la batterie 3 par le câble de puissance 4 par l'intermédiaire du contact 5 d'un relais de puissance, classiquement intégré dans le contacteur 2, et de la borne d'alimentation 8 du démarreur. Un conducteur électrique 10 assure une liaison électrique permanente entre la borne d'alimentation 8 du démarreur et une borne de commande interne 11 du contacteur. De ce fait, le câble de commande 6 reliant le contacteur 2 à la clé de contact 7 dans le démarreur selon la figure 1 est supprimé et un seul conducteur, le câble de puissance 4, alimente le démarreur. Un relais de puissance est logé dans un boîtier 12 additionnel disposé à l'extérieur du démarreur, de préférence à proximité de la borne positive de la batterie 3. Sur la figure 2, ce relais de puissance comporte un bobinage 13 et un contact de puissance 14 associé, disposé entre la borne positive de la batterie 3 et la borne d'alimentation 8 du démarreur. L'alimentation du bobinage 13 provoque la fermeture temporaire du contact de puissance 14 associé, connectant ainsi le câble 4 et la borne d'alimentation 8 du démarreur à la borne positive de la batterie 3. Le relais de puissance est commandé par un circuit logique 15. Le bobinage 13 du relais de puissance est connecté entre la borne positive de la batterie 3 et une sortie du circuit logique 15. Celui-ci est activé par un signal de commande de démarrage externe. Un ordre de démarrage provoque l'alimentation du bobinage 13 et, en conséquence, la fermeture temporaire du contact de puissance 14. La borne d'alimentation 8 du démarreur est alors connectée à la batterie 3, qui alimente alors le contacteur 2 par l'intermédiaire du conducteur électrique 10. Ceci provoque la fermeture du contact 5 et, en conséquence, l'alimentation du moteur électrique 1 par l'intermédiaire du contact de puissance 14, du câble de puissance 4 et du contact 5. La réouverture du contact de puissance 14 met ensuite hors tension le câble de puissance 4. Le circuit logique 15, alimenté par la batterie 3, peut être réalisé par tout circuit électronique approprié, analogique ou numérique, par exemple à microprocesseur. Il peut également être constitué par un circuit à relais ou par la clé de contact elle-même. Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 2, le circuit logique 15 est commandé par un calculateur 16 extérieur, qui peut être le calculateur d'injection du véhicule ou tout autre calculateur qui gère diverses fonctions dans le véhicule. Il peut, par exemple, s'agir d'un calculateur de gestion du moteur thermique du véhicule. La liaison entre le circuit logique 15 et le calculateur 16 peut être réalisée par l'intermédiaire de signaux électriques, radioélectriques ou optiques, éventuellement codés. Un ordre de démarrage est donné par le conducteur qui actionne la clé de contact 7, connectée à une entrée de commande du circuit logique 15 ou du calculateur 16 comme représenté sur la figure 2. La clé de contact peut être remplacée par tout élément équivalent permettant de fournir un ordre de démarrage au circuit logique 15 ou au calculateur 16, en particulier par tout système électromécanique actionné manuellement par le conducteur du véhicule. Dans une variante de réalisation, le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même l'ordre de démarrage dans le cadre d'un démarrage automatisé, par exemple du type connu sous le nom Stop & Go . Le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même un ordre de fin de démarrage suite à la reconnaissance de la montée en régime du moteur thermique du véhicule, arrêtant ainsi automatiquement le démarreur. Le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même un ordre de fin de démarrage ou de non-exécution d'un ordre de démarrage suite au déclenchement d'un système de protection, de type connu, associé au démarreur ou au véhicule. Ces systèmes de protection concernent, par exemple, une surcharge électrique, mécanique ou thermique du démarreur, de fausses manoeuvres comme une tentative de démarrage alors que le moteur thermique fonctionne déjà, une tentative de démarrage alors qu'une vitesse est engagée, etc... Un circuit électronique (non représenté), destiné à piloter le courant dans la ou les bobines du contacteur 2, en particulier pour permettre, de façon connue, un avancement progressif du pignon du contacteur, peut être interposé entre la borne d'alimentation 8 du démarreur et la borne de commande interne 11 du contacteur. Ceci permet une réduction de bruit et l'augmentation de la durée de vie du démarreur. Pour plus de précisions, on se reportera au document FR 2,679, 717. Le relais de puissance (13,14), de type électromécanique, peut être remplacé par tout moyen de commutation de puissance approprié, par exemple par des composants semi-conducteurs avec leur système de commande associé. Les principaux avantages du démarreur décrit ci-dessus sont : - La mise hors tension automatique du démarreur et du câble de puissance 4 qui l'alimente en dehors des périodes de démarrage. - L'alimentation du démarreur par un seul fil (câble 4), de forte section. La diminution du nombre de connexions, limitant les risques de desserrage, améliorant ainsi le coût et la fiabilité de l'ensemble. - Par comparaison avec les chutes de tension dans le câble de commande 6 du démarreur selon la figure 1, la réduction des chutes de tension dans le câble 4 d'alimentation du démarreur, due à la faible résistance du câble 4 d'alimentation. Ceci facilite la fermeture du contacteur 2 du démarreur à température élevée. Ceci permet aussi, selon une alternative avantageuse, de réduire la masse de cuivre du contacteur tout en conservant des caractéristiques de fermeture équivalentes à celles d'un démarreur conventionnel - La compatibilité avec les démarreurs conventionnels. Il suffit en effet de rajouter une liaison entre la borne de commande 9 et la borne d'alimentation 8 sur le capot du démarreur. - La simplicité de l'automatisation du démarrage et de la protection électrique du démarreur grâce à l'utilisation de calculateurs déjà existants. Il n'est ainsi pas nécessaire de prévoir des microprocesseurs supplémentaires ni des boîtier de commande supplémentaires, le circuit logique (15) et/ou le calculateur (16) intégrant les fonctions de protection du démarreur. La simplification du capot de contacteur du démarreur, qui ne comporte plus qu'une seule borne de branchement (borne d'alimentation 8) au lieu de deux. Revendications 1. Système de démarrage comportant un démarreur constitué par un moteur électrique (1) et un contacteur (2) destinés à être alimentés par une batterie (3), système caractérisé en ce que le démarreur est connecté à la batterie par un seul câble (4), connecté à une borne d'alimentation (9) du démarreur, ellemême connectée en permanence à une borne de commande (11) du contacteur, des moyens d'interruption, disposés entre la borne d'alimentation du démarreur et la batterie, étant contrôlés de manière à connecter temporairement la batterie et la borne d'alimentation du démarreur pendant une période de démarrage. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'interruption sont disposés le plus près possible de la batterie (3). 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'interruption comportent un relais de puissance. 4. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'interruption comportent des composants semi-conducteurs. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'interruption sont contrôlés par un circuit logique (15). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit logique (15) est contrôlé par un calculateur (16) externe. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit logique (15) et le calculateur (16) communiquent par l'intermédiaire de signaux électriques. 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit logique (15) et le calculateur (16) communiquent par l'intermédiaire de signaux radioélectriques 9. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit logique (15) et le calculateur (16) communiquent par l'intermédiaire de signaux optiques. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le circuit logique (15) et le calculateur (16) communiquent par l'intermédiaire de signaux codés. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (15,16) des moyens d'interruption reçoit un ordre de démarrage par l'intermédiaire d'une clé de contact (7). 12. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (15,16) des moyens d'interruption reçoit un ordre de démarrage par un système électromécanique actionné manuellement. 13. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (15,16) des moyens d'interruption intègre des fonctions de protection du démarreur. 14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le démarreur comporte un circuit électronique destiné à piloter le courant dans le contacteur (2).