Brevet FR2913727A1 — publié le 20080919

Dispositif de commande d'un démarreur de véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de commande d'un démarreur de véhicule automobile. On connaît par le brevet EP-B1- 526 307 du présent déposant un dispositif de commande d'un démarreur de véhicule automobile, comprenant un générateur de tension, un amplificateur et un contacteur commandé par une tension délivrée par l'amplificateur et pouvant croître progressivement entre des bornes inférieure et supérieure de tension afin d'éviter une propulsion trop violente du pignon lanceur du démarreur. Le contacteur comporte un noyau fixe et un noyau mobile soumis à l'action d'enroulements d'appel et de maintien. Ce dispositif comporte en outre des moyens de compensation en température permettant d'augmenter la borne inférieure de tension précitée. L'enroulement d'appel du contacteur est déconnecté à la fermeture du contact de puissance, seul l'enroulement de maintien étant alimenté électriquement. Ce dispositif est globalement satisfaisant. Cependant lorsque le noyau mobile du contacteur est déplacé trop lentement, celui-ci, ne présentant pas suffisamment d'énergie cinétique, peut ne pas arriver au collage magnétique avec le noyau fixe du contacteur, le collage magnétique correspondant à un entrefer nul entre les noyaux fixe et mobile. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de commande d'un démarreur de véhicule automobile, comportant : - un premier générateur de tension variable, - un amplificateur en sortie du générateur de tension, - un contacteur comportant un enroulement d'appel, un enroulement de maintien et un contact de puissance, le contacteur étant alimenté par l'amplificateur, - un module de maintien de l'alimentation électrique de l'enroulement 30 d'appel du contacteur après fermeture du contact de puissance. Grâce à l'invention, le noyau mobile est assuré, compte tenu de l'action de l'enroulement d'appel, d'aller au collage magnétique avec le noyau fixe du contacteur même lorsque son énergie cinétique est faible, voire nulle, après fermeture du contact de puissance. L'alimentation de l'enroulement d'appel peut durer quelques millisecondes à quelques dizaines de millisecondes après fermeture du contact de puissance. Parmi d'autres avantages de l'invention, on peut citer l'amélioration importante de la cinématique, la limitation de l'usure des faces avant du pignon lanceur et la couronne du démarreur, l'amélioration importante du comportement vis-à-vis de ré-ouvertures du contact de puissance et donc moins d'usure des bornes du contacteur. De préférence, le générateur est agencé pour permettre de générer une rampe de tension à pente positive ou négative. Avantageusement, le module comporte un deuxième générateur de tension 15 variable, notamment agencé pour permettre de générer une rampe de tension, et un interrupteur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le module comporte une entrée reliée entre le contacteur et un moteur de démarreur, et une sortie reliée entre le premier générateur de tension et l'amplificateur. 20 Si on le souhaite, l'amplificateur comporte un transistor, notamment de type MOSFET. Le cas échéant, le module comporte, en parallèle avec le deuxième générateur de tension et l'interrupteur, un élément de mise au potentiel maximal permettant de s'assurer que le transistor de l'amplificateur soit totalement 25 passant après la fermeture du contact de puissance. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'élément de mise au potentiel maximal comporte en série une diode et une résistance. Avantageusement le dispositif est agencé de manière à pouvoir maintenir l'alimentation électrique de l'enroulement de maintien après la coupure de 30 l'alimentation de l'enroulement d'appel. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est un schéma bloc illustrant un dispositif de commande selon un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est un schéma électrique du dispositif de commande de la figure 1, - les figures 3a à 3c illustrent schématiquement la variation en fonction du temps de différents paramètres pour le dispositif de commande de la figure 2, - la figure 4 est un schéma bloc illustrant un dispositif de commande selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 5 est un schéma électrique du dispositif de commande de la figure 4, et - les figures 6a à 6c illustrent schématiquement la variation en fonction du temps de différents paramètres pour le dispositif de commande de la figure 5. On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle le dispositif de commande 10 de démarreur comprend une batterie B, dont la borne négative est reliée à la masse par un conducteur 11 et dont la borne positive est reliée à un contact mobile d'un interrupteur de démarrage K. Lorsque l'interrupteur K est fermé, la tension Ub délivrée par la batterie B est appliquée à l'entrée d'un générateur de tension 2 dont la sortie est reliée à un amplificateur 3 délivrant un courant la pour la commande d'un contacteur 1, plus précisément pour la commande d'un enroulement excitateur L. Le contacteur 1 comporte également un contact de puissance R dont l'une des bornes est reliée au pôle positif de la batterie B, et dont l'autre borne est raccordée au moteur électrique M du démarreur. L'enroulement L est un enroulement double, comportant un enroulement d'appel La et un enroulement de maintien Lm comme illustré sur la figure 2. Le générateur de tension 2 comporte des moyens de variation du courant de commande la du contacteur 1. Le dispositif de commande 10 comprend en outre un module 20 de maintien de l'alimentation électrique de l'enroulement d'appel La du contacteur 1 après fermeture du contact de puissance R. Ce module 20 comporte un générateur 24 de tension variable et un interrupteur 25. Ce module 20 comprend une entrée 26 reliée entre le contacteur 1 et le moteur M, et une sortie 27 reliée entre le générateur de tension 2 et l'amplificateur 3. Le générateur de tension 24 est agencé pour créer une rampe de tension. Ce générateur 24 est alimenté seulement à la fermeture du contact de puissance R. Dans l'exemple considéré, le générateur 24 fait varier la tension Ut à partir de 0 V et lorsqu'un certain seuil de tension est atteint, commande la fermeture de l'interrupteur 25 permettant de relier l'entrée de l'amplificateur 3 à la masse et donc d'obtenir la=0, à savoir la fin de l'alimentation du bobinage d'appel La. La variation de tension Uc à la sortie du générateur 2 est représentée sur le graphique de la figure 3a, sur lequel on a porté en abscisses le temps t et en ordonnées la tension Uc. A la fermeture de l'interrupteur K (temps=0), le générateur de tension 2 est agencé de manière à ce que la tension Uc ait une valeur Uo qui est inférieure à la tension de déclenchement ou tension de conjonction du contacteur et à faire croître progressivement la tension Uc de sa valeur initiale Uo jusqu'à la tension de conjonction qui, pour une température de fonctionnement donnée, est comprise entre Uo et la tension batterie Ub. La borne positive de la batterie B est reliée à un premier plot d'un contact mobile de l'interrupteur de démarrage K commandé de manière classique par la clé de contact du véhicule. L'autre plot de l'interrupteur K est relié, d'une part, via l'enroulement d'appel La au drain d'un transistor MOSFET Ti, et d'autre part, à des résistances R1 et R2, la résistance R2 étant reliée au conducteur de masse 11. Ce plot de l'interrupteur K est également relié à l'enroulement de maintien Lm, qui lui-même est connecté au conducteur de masse 11. Un condensateur Cl est interposé en série entre les résistances R1 et R2. Les résistances R1 et R2 et le condensateur Cl forment le générateur de tension 2. Ce générateur de tension 2 est relié à la grille du transistor Ti, lequel transistor définit, dans l'exemple considéré, l'amplificateur 3. Le générateur de tension 24 du module 20 de maintien de l'alimentation électrique comporte une résistance R3 en série avec un condensateur C2. L'entrée 26 du module 20 est connectée à une borne de la résistance R3. L'interrupteur 25 comprend un transistor T2 de type MOSFET dont la grille est reliée entre le condensateur C2 et la résistance R3. La source du transistor T2 est reliée à la masse et le drain du transistor T2 à la grille du transistor Ti. On va maintenant décrire plus en détail en référence aux figures 3a à 3c le fonctionnement du dispositif de commande 10. A to, fermeture de l'interrupteur K, on a Uc = Uo = R2/(R1+R2)Ub, Uo correspondant à la valeur de tension à laquelle l'amplificateur 3 commence à laisser passer un courant la>0 (voir graphes 3a et 3b). En variante, il est envisageable d'avoir Uo = 0, et dans ce cas, un temps mort entre to et l'instant où la>0 peut apparaître. Uc augmente et tend asymptotiquement vers Ub. Le courant la parcourant le bobinage d'appel La augmente au fur et à mesure que Uc augmente. Le noyau mobile du contacteur 1 commence à se déplacer, et également le lanceur par l'intermédiaire d'un levier du démarreur. Le graphe 3c représente la vitesse V et l'énergie cinétique E du lanceur du démarreur. L'instant où la vitesse V redevient nulle correspond au moment où le pignon arrive contre la face avant de la couronne du moteur thermique. Le lanceur ne se déplace donc plus, mais le noyau mobile, grâce au ressort dent/dent, continue son déplacement, jusqu'à t1 correspondant à la fermeture du contact de puissance R. A t1, Ui passe de 0 à Ub, et le moteur électrique M est alimenté. Le générateur de tension 24 est également alimenté et la tension Ut augmente et tend asymptotiquement vers Ui. La forme du signal de tension Ui dépend du comportement du moteur électrique M. La consommation de courant du moteur électrique M fait chuter la tension Ui. La forme du signal de courant la entre t1 et t2 suit la forme de Ui. Le pignon, grâce à la rotation du moteur électrique M, rentre dans la couronne du moteur thermique. A t2, Ut atteint la valeur pour laquelle l'interrupteur 25 passe de l'état ouvert à l'état fermé. Ainsi, la sortie du générateur de tension 2 est mise à la masse par l'intermédiaire de l'interrupteur 25, soit Uc = 0 et donc la = 0. Il reste seulement l'alimentation du bobinage de maintien Lm et du moteur électrique M. On a représenté sur la figure 4 un dispositif de commande se différenciant du dispositif de commande décrit en référence à la figure 1 par le fait que le module 20' de maintien en tension comporte en outre, en parallèle avec le générateur de tension 24 et l'interrupteur 25, un élément 36 de mise au potentiel maximal permettant de s'assurer que le transistor de l'amplificateur soit totalement passant après la fermeture du contact de puissance R pour profiter au maximum de la force du bobinage d'appel La. Dans l'exemple considéré, comme illustré sur la figure 5, l'élément 36 comporte en série une diode Dl et une résistance R4. On va maintenant décrire plus en détail le fonctionnement du dispositif de commande en référence aux figures 6a à 6c. Entre to et t1, le fonctionnement est identique à l'exemple précédent. A t1, Ui passe de 0 à Ub, donc le moteur électrique M est alimenté. Le générateur de tension 24 est également alimenté et la tension Ut augmente et tend asymptotiquement vers Ui. La forme du signal de tension Ui dépend du comportement du moteur électrique M. La consommation de courant du moteur électrique M fait chuter la tension Ui. Le module 36 de mise au potentiel maximal met la sortie du générateur de tension 2 au potentiel Ui (à la chute de tension près du module 36 lui-même). L'amplificateur 3 ne limite plus la, contrairement à l'exemple précédent, et par conséquent la est plus élevé. La forme du signal de courant la entre t1 et t2 suit la forme de Ui. Le pignon, grâce à la rotation du moteur électrique, rentre dans la couronne du moteur thermique. A t2, Ut atteint la valeur pour laquelle l'interrupteur 25 passe de l'état ouvert à l'état fermé. Ainsi, la sortie du générateur de tension 2 est mise à la masse par l'intermédiaire de l'interrupteur 25, soit Uc = 0 et donc la = 0. Il reste seulement l'alimentation du bobinage de maintien Lm et du moteur électrique M.20 Revendications 1. Dispositif de commande (10) d'un démarreur de véhicule automobile, comportant : - un premier générateur de tension variable (2), - un amplificateur en sortie du générateur de tension (3), - un contacteur (1) comportant un enroulement d'appel (La), un enroulement de maintien (Lm) et un contact de puissance (R), le contacteur étant alimenté par l'amplificateur, - un module (20 ; 20') de maintien de l'alimentation électrique de l'enroulement d'appel du contacteur après fermeture du contact de puissance. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le 15 générateur (2) est agencé pour permettre de générer une rampe de tension à pente positive ou négative. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le module comporte un deuxième générateur de tension variable (24), 20 notamment agencé pour permettre de générer une rampe de tension, et un interrupteur (25). 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le module comporte une entrée (26) reliée entre le contacteur et un moteur de 25 démarreur, et une sortie (27) reliée entre le premier générateur et l'amplificateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'amplificateur (3) comporte un transistor (Ti), notamment de type MOSFET. 30 10 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le module comporte, en parallèle avec le deuxième générateur de tension et l'interrupteur, un élément (36) de mise au potentiel maximal permettant de s'assurer que le transistor (Ti) de l'amplificateur soit totalement passant après la fermeture du contact de puissance (R). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'élément de mise au potentiel maximal (36) comporte en série une diode (Dl) et une résistance (R4). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est agencé de manière à pouvoir maintenir l'alimentation électrique de l'enroulement de maintien (Lm) après la coupure de l'alimentation de l'enroulement d'appel (La).