Brevet FR2931210A1 — publié le 20091120

SYSTEME DE DÉMARRAGE DE MOTEUR CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de démarrage de moteur pour démarrer un moteur en utilisant un alterno-démarreur intégré. Description de l'Art connexe Comme décrit dans le document JP-A-2005-127199, dans le type ci-dessus de système de démarrage de moteur, un simple procédé d'excitation d'onde rectangulaire à 120° ou 180° a été conçu en tant que procédé de commande de courant à employer à la place d'un procédé de commande de modulation de largeur d'impulsion (MLI) dans l'activation de l'alterna- démarreur intégré par un onduleur. Lorsque la capacité du moteur est augmentée dans le cas où le moteur est démarré en utilisant un alterno-démarreur intégré, pour obtenir un couple de démarrage élevé, il est nécessaire d'augmenter la puissance d'entrée en augmentant la taille de l'alternateur ou la tension de la source d'alimentation. Toutefois, dans la conception d'une machine rotative, l'impédance d'une bobine diminue en proportion inverse de la taille de la machine rotative. Par conséquent, si une excitation d'onde rectangulaire est effectuée au démarrage du moteur, un courant important qui dépasse une valeur admissible de l'onduleur circule à travers l'onduleur. Le même phénomène se produit également lorsque la tension de la source d'alimentation est augmentée. Il est donc nécessaire de supprimer ce phénomène. Un procédé de suppression de courant bien connu est une commande MLI dans laquelle une tension est représentée par une séquence d'impulsion. Toutefois, dans la commande MLI, la perte de commutation d'éléments de commutation d'un onduleur est élevée et un dispositif de calcul pour la commande MLI est nécessaire, ce qui entraîne une augmentation de la taille des éléments de commutation et nécessite d'ajouter un dispositif de commande complexe. Cela signifie un problème d'augmentation du coût du système entier. RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes ci-dessus, et un objet de l'invention consiste donc à proposer un système de démarrage de moteur de véhicule qui permet à un onduleur d'alternateur de fonctionner à une valeur de courant admissible par un simple procédé d'excitation d'onde rectangulaire, qui rend inutile d'ajouter un dispositif de commande complexe et de ce fait, qui réduit le coût du système. L'invention propose un système de démarrage de moteur de véhicule ayant un alterno-démarreur intégré et un turbo électrique qui sont entraînés par une batterie par le biais d'un onduleur d'alternateur et d'un onduleur de turbo électrique, respectivement, au démarrage d'un moteur. L'onduleur d'alternateur et l'onduleur de turbo électrique sont connectés en parallèle à la batterie. Au démarrage du moteur, l'onduleur d'alternateur et l'onduleur de turbo électrique émettent en sortie des tensions d'onde rectangulaire constantes pour entraîner simultanément l'alterno-démarreur intégré et le turbo électrique. Selon l'invention, au démarrage d'un moteur, l'onduleur d'alternateur et l'onduleur de turbo électrique fonctionnent en même temps, des courants important circulent à travers ceux-ci et la tension aux bornes de la batterie est diminuée par son impédance interne et le câblage. Par conséquent, un courant important qui dépasse une valeur admissible ne circule pas à travers l'onduleur d'alternateur. L'onduleur d'alternateur peut fonctionner à la valeur de courant admissible par un simple procédé d'excitation d'onde rectangulaire, à savoir, sans une commande de courant impliquant des opérations de commutation telles qu'une commande MLI. Il n'est pas nécessaire d'ajouter un dispositif de commande complexe et de ce fait, le coût du système peut être réduit. Ce qui précède et les autres objets, particularités, aspects et avantages de l'invention seront plus apparents à partir de la description détaillée suivante de l'invention lorsqu'elle est prise conjointement avec les dessins qui l'accompagnent. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 montre une configuration générale d'un système de démarrage de moteur selon un premier mode de 30 réalisation de la présente invention ; La figure 2 est un schéma de principe montrant la configuration d'une partie importante du système de démarrage de moteur selon le premier mode de réalisation ; Les figures 3A et 3B montrent une (des) forme(s) d'onde(s) d'un (de) courant(s) d'entrée circulant à travers un (des) onduleur(s) au démarrage d'un moteur ; La figure 4 est un organigramme montrant une série d'étapes qui sont exécutées au démarrage d'un moteur dans le premier mode de réalisation ; et La figure 5 est un organigramme montrant une série d'étapes qui sont exécutées au démarrage d'un moteur dans un second mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Mode de réalisation 1 La figure 1 montre une configuration générale d'un système de démarrage de moteur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Dans le système de démarrage de moteur de la figure 1, un alternodémarreur intégré 2 est connecté à un moteur 1 par le biais d'une courroie 3. Après le démarrage du moteur 1, l'alterno-démarreur intégré 2 génère une puissance électrique en tant qu'alternateur ordinaire. Par ailleurs, le moteur 1 est équipé d'un turbocompresseur électrique (désigné ci-après "turbo électrique") 4 qui est entraîné par les gaz d'échappement et qui comprime les gaz d'aspiration. Un moteur 5 pour faciliter l'aspiration optimisée du turbo électrique 4 est également fixé à l'arbre rotatif du turbo électrique 4 et permet une aspiration optimisée même lorsque le moteur 1 est arrêté. L'alterno-démarreur intégré 2 et le moteur du turbo électrique 5 sont entraînés par le biais d'un onduleur d'alternateur 7 et d'un onduleur de turbo 8, respectivement, qui sont connectés en parallèle à une batterie 6. L'impédance du moteur 5 du turbo électrique 4 est définie de sorte à être plus petite que celle de 10 l'alterno-démarreur intégré 2. La figure 2 est un schéma de principe montrant la configuration d'une partie importante du système de démarrage de moteur selon le premier mode de réalisation. Chacun de l'onduleur d'alternateur 7 et de 15 l'onduleur de turbo 8 qui entraîne l'alterno-démarreur intégré 2 et le moteur du turbo électrique 5, respectivement, est configuré de telle manière que les éléments de commutation à semi-conducteur sont connectés les uns aux autres sous la forme d'un pont 20 triphasé. L'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo 8 sont connectés en parallèle à la batterie de véhicule 6. Pour démarrer le moteur 1, l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo électrique 8 25 sont amenés à fonctionner simultanément pour entraîner l'alterno-démarreur intégré 2 et le turbo électrique 4 en même temps. À titre d'exemple, chacun de l'onduleur d'alternateur 7 et de l'onduleur de turbo électrique 8 est commandé de sorte à émettre en sortie, en tant que 30 tension d'onde rectangulaire constante pour une excitation d'onde rectangulaire, une tension d'onde rectangulaire de 120° ou 180° avec seulement six temps de commutation par cycle (angle électrique). Ensuite, une description sera donnée de la manière dont le système de démarrage de moteur ci-dessus fonctionne lorsque le moteur 1 est démarré pour démarrer le véhicule après une période d'attente qui a démarré à partir d'un arrêt du moteur 1 qui a suivi un arrêt du véhicule. La figure 3A montre un courant d'entrée Io (section CC) immédiatement après un démarrage d'excitation dans le cas où l'alterno-démarreur intégré 2 est excité par onde rectangulaire par l'onduleur d'alternateur 7 seul. Il circule un courant important qui dépasse une valeur de courant admissible, du fait qu'une commande de courant d'excitation d'onde rectangulaire n'est pas effectuée et que l'alternodémarreur intégré 2 est arrêté (aucune force contre-électromotrice interne n'est présente) au démarrage du moteur 1. La figure 3B montre des courants d'entrée I1 et I2 (section CC) immédiatement après un démarrage d'excitation dans le cas où une excitation d'onde rectangulaire est effectuée par l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo 8 en même temps selon le premier mode de réalisation de l'invention. Les courants d'entrée I1 et I2 sont des courants qui circulent à travers l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo 8, respectivement. Étant donné que l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo 8 sont connectés en parallèle à la batterie 6 et amenés à fonctionner simultanément, ils partagent également un courant de sortie maximal de la batterie 6 qui est déterminé par la résistance interne de la batterie 6 et la résistance de câblage. Cela empêche que chacun des courants circulant à travers l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo 8 ne dépasse la valeur de courant admissible. La figure 4 est un organigramme montrant une série d'étapes qui sont exécutées au démarrage du moteur 1 dans le premier mode de réalisation. D'abord, à l'étape S11, l'onduleur de turbo 8 est activé pour entraîner le moteur du turbo électrique 5. A l'étape S12, l'onduleur d'alternateur 7 est activé pour entraîner l'alternodémarreur intégré 2. Dans cet état, chacun de l'onduleur d'alternateur 7 et de l'onduleur de turbo électrique 8 est commandé de sorte à émettre en sortie une tension d'onde rectangulaire constante, par exemple, une tension d'onde rectangulaire de 120° ou 180° avec seulement six temps de commutation par cycle (angle électrique). À l'étape S13, il est déterminé si la vitesse de rotation du moteur est supérieure ou égale à une valeur prescrite. Si la vitesse de rotation du moteur est supérieure ou égale à la valeur prescrite, l'onduleur de turbo électrique 8 est arrêté à l'étape S14. À l'étape S15, il est déterminé si le moteur 1 a été démarré. Si le moteur 1 a été démarré, à l'étape S16, le mode de fonctionnement de l'alterno-démarreur intégré 2 passe du mode d'exécution de puissance au mode de régénération pour le faire fonctionner comme un générateur. Lorsque le moteur commence à tourner à partir d'un état d'arrêt, il commence une opération de démarrage. Dans l'art antérieur, étant donné que le moteur commence une opération d'aspiration lorsqu'il démarre, une pression négative a lieu dans le tuyau d'admission entraînant une perte de pompage. Un couple de démarrage de moteur est nécessaire pour compenser ce phénomène. Dans le premier mode de réalisation, le moteur 1 est démarré étant donné que, comme décrit ci-dessus, de l'air a déjà été fourni à la section d'admission de moteur par une aspiration optimisée du turbo électrique 4. Le moteur 1 peut être démarré rapidement du fait qu'aucune perte de pompage n'a lieu et que le couple de démarrage nécessaire est faible. Dans le cas d'un moteur diesel dans lequel une quantité suffisante d'air est fournie pour alimenter dès le début d'un démarrage, des problèmes tels que la génération d'une fumée noire dans un état riche en carburant au démarrage peuvent être résolus. Ainsi, le premier mode de réalisation fournit des effets tels que le raccourcissement du temps de démarrage de moteur et le nettoyage des gaz d'échappement au démarrage du moteur 1 en plus de l'effet de protection de l'onduleur d'alternateur 7 contre la surintensité par le fonctionnement du turbo électrique 4. Même si l'excitation d'onde rectangulaire est poursuivie par la suite, aucun état de surintensité n'a lieu du fait qu'une tension d'induction interne est générée dans l'alterno-démarreur intégré 2. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de poursuivre l'excitation du turbo électrique 4. Le turbo électrique 4 est ainsi arrêté comme approprié. Lorsque le moteur 1 a été démarré, le mode de fonctionnement de l'alterno-démarreur intégré 2 passe de l'état d'exécution de puissance à l'état de régénération et l'alterno-démarreur intégré 2 continue à fonctionner, comme un générateur à partir de ce moment. Comme décrit ci-dessus, le premier mode de réalisation de l'invention est le système de démarrage de moteur de véhicule ayant l'alterno-démarreur intégré 2 et le turbo électrique 4 qui sont entraînés par la batterie 6 par le biais de l'onduleur d'alternateur 7 et de l'onduleur de turbo électrique 8, respectivement, au démarrage du moteur 1. L'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo électrique 8 sont connectés en parallèle à la batterie 6. Au démarrage du moteur 1, l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo électrique 8 émettent en sortie des tensions d'onde rectangulaire constantes pour entraîner simultanément l'alterno-démarreur intégré 2 et le turbo électrique 4. Avec cette configuration, étant donné qu'au démarrage du moteur 1 l'onduleur d'alternateur 7 et l'onduleur de turbo électrique 8 fonctionnent simultanément, des courants importants circulent à travers ceux-ci et la tension aux bornes de la batterie 6 est diminuée par son impédance interne et le câblage. Par conséquent, un courant important qui dépasse la valeur admissible ne circule pas à travers l'onduleur d'alternateur 7. L'onduleur d'alternateur 7 peut fonctionner à la valeur de courant admissible par le simple procédé d'excitation d'onde rectangulaire, à savoir, sans une commande de courant impliquant des opérations de commutation telles qu'une commande MLI. Il n'est pas nécessaire d'ajouter un dispositif de commande complet et de ce fait, le coût du système peut être réduit. Mode de réalisation 2 La figure 5 est un organigramme montrant une série d'étapes qui sont exécutées au démarrage du moteur 1 dans un second mode de réalisation. Les étapes S21, S22, S23, S25, et S26 sont identiques aux étapes S11, S12, S13, S15, et S16 montrées sur la figure 4, respectivement. Si il est déterminé à l'étape S23 que la vitesse de rotation du moteur est supérieure ou égale à la valeur prescrite, à l'étape S24 le mode de fonctionnement du turbo électrique 4 passe du mode d'exécution de puissance au mode de régénération. Lorsque la tension d'induction interne de l'alterno-démarreur intégré 2 a atteint une valeur prescrite, la tension au niveau de la section d'entrée d'onduleur est quelque peu inférieure à une tension de référence (environ 13,5 V) de la batterie 6 du fait du courant de démarrage circulant à travers l'alternodémarreur intégré 2 et de la résistance interne de la batterie 6 ainsi que de la résistance de câblage. Dans le second mode de réalisation, étant donné que le turbo électrique 4 est arrêté et amené à fonctionner dans un état régénératif, l'énergie de rotation du corps principal de turbo électrique et de la section de turbo est retournée et fournie à l'alterno-démarreur intégré 2. La réduction de tension ci-dessus peut ainsi être compensée. Étant donné que l'énergie inertielle de rotor du turbo électrique 4 est retournée, l'alimentation est fournie à la fois à partir de la batterie 6 et à partir de l'onduleur de turbo électrique 8. L'impédance de la source d'alimentation peut être réduite et de ce fait un courant plus important peut être fourni à l'alterna-démarreur intégré 2. Diverses modifications et altérations de la présente invention seront apparentes à l'homme du métier sans s'écarter de la portée de l'invention, et il faut comprendre que celle-ci n'est pas limitée aux modes de réalisation illustratifs exposés ici.15 REVENDICATIONS1. Système de démarrage de moteur comprenant : une batterie (6) ; un onduleur d'alternateur (7) et un onduleur de turbo électrique (8) qui sont connectés en parallèle à la batterie (6) ; et un alterno-démarreur intégré (2) et un turbo électrique (4) qui sont entraînés par la batterie (6) par le biais de l'onduleur d'alternateur (7) et de l'onduleur de turbo électrique (8), respectivement, au démarrage d'un moteur de telle manière que l'onduleur d'alternateur (7) et l'onduleur de turbo électrique (8) émettent en sortie simultanément des tensions d'onde rectangulaire constantes. 2. Système de démarrage de moteur selon la revendication 1, dans lequel un moteur (5) pour entraîner le turbo électrique (4) a une impédance plus petite que celle de l'alterno-démarreur intégré (2). 3. Système de démarrage de moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun de l'onduleur d'alternateur (7) et de l'onduleur de turbo électrique (8) comprend des éléments de commutation qui sont connectés les uns aux autres sous la forme d'un pont triphasé et les tensions d'onde rectangulaire constantes sont des tensions d'onde rectangulaire avec seulement six temps de commutation par cycle d'un angle électrique. 4. Système de démarrage de moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'onduleur de turbo électrique (8) est amené à effectuer une opération régénérative à partir d'un point temporel où une vitesse de rotation de l'alterna-démarreur intégré (2) a atteint une valeur prescrite pour achever le démarrage du moteur.