Brevet FR2923549A1 — publié le 20090515

SYSTEME ET PROCEDE DE DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE [0001 La présente invention concerne un système et un procédé de démarrage d'un moteur thermique, notamment par grands froids. [0002] De façon classique, le démarrage des moteurs thermiques est effectué à l'aide d'un démarreur alimenté en courant électrique par une batterie, habituellement de 12 Volts pour les moteurs des véhicules automobiles. Lorsque la température ambiante est basse, le démarrage des moteurs thermiques est souvent difficile, long ou même impossible. Ceci est dû au fait, d'une part, que la puissance délivrée par la batterie diminue avec la température de la batterie et, d'autre part, à l'augmentation des frottements internes dans le moteur, lesquels sont plus importants lorsque la température du moteur est basse car la viscosité de l'huile de lubrification du moteur est plus faible. Dans les pays où l'hiver est rigoureux, les batteries des véhicules disposent souvent de moyens de chauffage, par exemple des résistances chauffantes qui peuvent être alimentées en courant électrique par le réseau électrique extérieur aux véhicules. [0003] La figure 1 représente le schéma électrique du système classique de démarrage d'un moteur thermique. Une batterie 10 est connectée électriquement à un démarreur 11, lequel n'est autre qu'un moteur électrique dont l'arbre de sortie entraîne en rotation le volant du vilebrequin (non représenté) du moteur. La batterie 10 est relié au réseau de bord 12 du véhicule afin d'alimenter des consommateurs électriques (non représentés), tels que les essuie-glaces, les phares, etc. [0004] Certains véhicules comportent, en plus de la batterie, un organe de stockage d'énergie électrique supplémentaire. C'est le cas par exemple des véhicules hybrides et des véhicules comportant des moyens de récupération d'énergie (au cours de la décélération du véhicule par exemple). 2 [0005] La présente invention propose une solution pour permettre un démarrage plus facile des moteurs thermiques, notamment par grands froids. [0006] De façon plus précise, l'invention concerne un système de démarrage d'un moteur thermique comprenant un démarreur et une première source d'énergie électrique pouvant fournir de l'énergie électrique au démarreur. Selon l'invention, le système comporte une deuxième source d'énergie électrique et, pour le démarrage du moteur, des moyens pour connecter en parallèle la première et la deuxième source d'énergie électrique. [0007] Lesdits moyens peuvent être constitués principalement par un interrupteur lorsque les tensions électriques de la première et de la deuxième source d'énergie électrique sont sensiblement identiques ou par un convertisseur DC/DC lorsque les tensions électriques de la première et de la deuxième source d'énergie électrique sont sensiblement différentes. [0008] La deuxième source d'énergie électrique peut être une batterie ou un supercondensateur. [0009] La première source d'énergie électrique peut être une batterie. [0010] L'invention concerne également un procédé de démarrage d'un moteur thermique à l'aide d'un démarreur, selon lequel de l'énergie électrique provenant d'une première source d'énergie électrique est fournie au démarreur. Selon ce procédé, une deuxième source d'énergie électrique est connectée en parallèle avec la première source d'énergie électrique pendant le temps du démarrage du moteur thermique. [0011] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : 3 • la figure 1 (art antérieur) montre le schéma d'un système classique de démarrage d'un moteur thermique ; • la figure 2 illustre une forme de réalisation générale du système selon l'invention, et • la figure 3 illustre un mode particulier de réalisation de l'invention. [0012] Selon l'invention, le démarrage d'un moteur thermique est grandement facilité par l'utilisation d'une deuxième source d'énergie électrique. Pendant la phase de démarrage du moteur thermique, la deuxième source d'énergie est connectée en parallèle avec la première source d'énergie électrique (qui peut être une batterie, généralement de 12 Volts) alimentant le démarreur. La connexion en parallèle de la deuxième source d'énergie électrique peut être commandée par exemple par la clé ou le bouton de contact utilisé par le conducteur pour commander le démarrage du moteur ou par le déverrouillage des portes actionné de l'extérieur du véhicule. Le démarreur est alors actionné pendant la période de démarrage par l'énergie électrique apportée par la première et la deuxième source d'énergie électrique. [0013] Sur la figure 2 qui représente un mode de réalisation général de l'invention, un démarreur 20 est relié électriquement d'une part à la terre 21 et d'autre part à une première source d'énergie électrique 22, par exemple une batterie de 12 Volts, utilisé classiquement pour le démarrage des moteurs thermiques et pour l'alimentation en courant électrique du réseau de bord 23, lequel est connecté à des consommateurs électriques (non représentés). Une deuxième source d'énergie électrique 24 est connectée d'une part à la terre 21 et d'autre part à des moyens de connexion 25 de la deuxième source d'énergie 24 avec la première source d'énergie électrique 22. La connexion est une connexion en parallèle, les deux pôles de même signe 26 et 27 respectivement de la deuxième source 24 et de la première source d'énergie 22 étant reliés entre eux par les moyens de connexion 25. 4 Ces derniers peuvent être commandés pour établir la connexion, avant le démarrage du moteur, par un signal de réveil du véhicule, par exemple par le déverrouillage des portes de l'extérieur du véhicule ou par une position ou l'introduction de la clé ou carte de contact. La flèche 28 indique le sens de circulation du courant électrique au moment du démarrage du moteur. Les courants électriques en provenance de la deuxième source d'énergie 24 et de la première source d'énergie électrique 22 s'additionnent au point de jonction 29. Les moyens de connexion 25 peuvent être constitués par un interrupteur lorsque les tensions électriques de la première source d'énergie 22 et de la deuxième source d'énergie 24 sont sensiblement identiques. [0014] La figure 3 représente un mode de réalisation particulier dans lequel la première source d'énergie (22 sur la figure 2) est une batterie 30, la deuxième source (24 sur la figure 2) est un organe de stockage d'énergie électrique tel qu'un supercondensateur 31 et les moyens de connexion (25 sur la figure 2) sont constitués par un convertisseur DC/DC 32. Un démarreur 33 peut être alimenté pendant la phase de démarrage du moteur thermique par l'énergie électrique provenant à la fois de la batterie 30 et du supercondensateur 31. II est avantageux d'utiliser un supercondensateur car cette catégorie d'organe de stockage d'énergie électrique est connue pour posséder des performances électriques à froid meilleures que les batteries (batteries au plomb par exemple). La tension électrique de charge d'un supercondensateur peut être supérieure aux 12 Volts d'une batterie classique. En conséquence, pour pouvoir connecter en parallèle la batterie 30 avec le supercondensateur 31, il est nécessaire de baisser la tension électrique fournie par le supercondensateur 31 à un niveau proche de la tension de la batterie 30 (généralement 12 V) : c'est le rôle du convertisseur DC/DC 32. Si le convertisseur DC/DC 32 est uniquement abaisseur de tension (par exemple, génération d'une tension de 14 V à sa sortie 34 du coté de la batterie 30 de 12V, avec une tension à l'entrée 35 supérieure à 15V), ce fonctionnement n'est possible que lorsque le supercondensateur 31 est chargé à une tension initiale supérieure à 15V. Dans le cas contraire, la batterie 30 doit à elle seule assurer le démarrage. Si la tension électrique de charge du supercondensateur est nominalement inférieure aux 12 Volts de la batterie classique, le convertisseur DC/DC doit alors élever la tension à un niveau proche de la tension de la batterie 30. 5 [0015] Pendant la phase de démarrage du moteur thermique à l'aide du démarreur 33 relié à la batterie 22, le convertisseur DC/DC 32 est piloté de manière à apporter au démarreur une puissance électrique complémentaire à celle fournie par la batterie 30. L'énergie est alors puisée dans le supercondensateur. Le transfert d'énergie est symbolisé par la flèche 36. Comme dans le cas général de la figure 2, le convertisseur DC/DC est piloté pour devenir passant (i.e. établir la connexion en parallèle entre la batterie et le supercondensateur) avant la phase de démarrage du moteur thermique. Cette connexion peut être effectuée par exemple par un signal de commande caractéristique du � réveil � du véhicule, par exemple déclenché par le signal de déverrouillage des portières ou par l'introduction ou la rotation de la clé de contact au tableau de bord. [0016] Lorsque la température extérieure n'est pas très basse, le supplément d'énergie fournie par la deuxième source d'énergie peut n'être commandé que pour le premier démarrage journalier du moteur thermique ou, après le premier démarrage, lorsque la température du moteur est inférieure à un seul prédéterminé ou lorsque le temps d'arrêt du moteur dépasse un temps prédéterminé (qui peut être fonction de la température extérieure). [0017] La présente invention permet d'améliorer les démarrages à froid, en réduisant les temps de démarrage ou même en permettant les démarrages par températures très froides (par exemple -30°C). Des essais réalisés avec le mode de réalisation de la figure 3 et un convertisseur DC/DC de 1,5 kW ont abouti à des temps de démarrage divisés par deux à -25°C sur un moteur Diesel de deux litres de cylindrée. 6 [0018] D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Système de démarrage d'un moteur thermique comprenant un démarreur (20) et une première source d'énergie électrique (22) pouvant fournir de l'énergie électrique au démarreur, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième source d'énergie électrique (24) et, pour le démarrage du moteur, des moyens (25) pour connecter en parallèle la première et la deuxième source d'énergie électrique. 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens (25) sont constitués principalement par un interrupteur lorsque les tensions électriques de la première (22) et de la deuxième (24) source d'énergie électrique sont sensiblement identiques. 3. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués principalement par un convertisseur DC/DC (32) lorsque les tensions électriques de la première et de la deuxième source d'énergie électrique sont sensiblement différentes. 4. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la deuxième source d'énergie électrique est un supercondensateur (31). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la deuxième source d'énergie électrique est une batterie (24). 6. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la première source d'énergie électrique est une batterie (30). 7. Procédé de démarrage d'un moteur thermique à l'aide d'un démarreur (20), selon lequel de l'énergie électrique provenant d'une première source d'énergie électrique (22) est fournie au démarreur, le procédé étant caractérisé en ce qu'une deuxième source d'énergie électrique (24) est connectée en parallèle avec la première source d'énergie électrique pendant le temps du démarrage du moteur thermique. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la deuxième source d'énergie électrique est un supercondensateur (31). 9. Procédé selon l'une des revendications7 et 8 caractérisé en ce que la première source d'énergie électrique est une batterie (30). 10 15 20