Brevet FR2952132A1 — publié le 20110506

DISPOSITIF DE DEMARRAGE DE MOTEUR THERMIQUE CONTEXTE DE L'INVENTION 5 Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de démarrage de moteur thermique qui démarre un moteur thermique au moyen d'un moteur de démarreur. 10 Description de l'art connexe Lorsqu'un moteur thermique est démarré, en alimentant la bobine d'un commutateur de démarreur de manière à fermer le contact interne du commutateur de démarreur, une énergie électrique est appliquée par une 15 source de puissance de véhicule au moteur de démarreur de manière à produire un couple de rotation du moteur de démarreur, et par l'intermédiaire d'un pignon et d'une couronne dentée qui sont en prise l'un avec l'autre, le couple de rotation du moteur de démarreur 20 est transféré au vilebrequin du moteur thermique de sorte que le moteur thermique est démarré. Dans cette situation, au moment de la fermeture du commutateur de démarreur, le moteur de démarreur est à l'arrêt, et aucune force électromotrice inverse n'est générée ; par 25 conséquent, du fait d'une résistance interne extrêmement faible, un courant d'appel d'environ plusieurs centaines à un millier et plusieurs centaines d'ampères circule. A ce moment, dans la source de puissance de véhicule, la résistance intrinsèque 30 interne de celle-ci provoque une chute de tension qui SR 37524 JP DB 2 diminue la tension aux bornes de la source de puissance de véhicule. Ainsi, un problème existait en ce que, lorsque le moteur thermique est démarré, du fait de la chute de tension dans la source de puissance de véhicule provoquée par le courant à un instant où le moteur de démarreur est activé, une interruption de puissance instantanée se produit lorsqu'un autre dispositif électrique de véhicule, tel qu'un poste stéréo, un système de navigation ou un climatiseur, est utilisé. Cette interruption de puissance instantanée n'a pas d'importance lorsqu'un moteur thermique ordinaire est démarré ; cependant, dans un véhicule équipé d'une fonction d'arrêt au ralenti, par exemple, lorsque le moteur thermique est redémarré après un arrêt au ralenti, une interruption de puissance instantanée peut se produire qui donne une sensation d'inconfort au conducteur et aux passagers. Par conséquent, afin d'éviter l'interruption de puissance instantanée, des mesures pour éviter une chute de tension dans la source de puissance de véhicule ont été prises en prévoyant une batterie de secours, en montant un convertisseur continu/continu de surtension, ou en montant un commutateur électromagnétique pour mettre en court- circuit des moyens de suppression de chute de tension. Un démarreur classique présenté dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n° 2009-167967 comprend une résistance en tant que moyens de suppression de chute de tension et est pourvu d'un commutateur électromagnétique pour mettre en court-circuit les moyens de suppression de chute de tension ; SR 37524 JP DB 3 après qu'un courant supprimé par les moyens de suppression de chute de tension a été appliqué à un moteur, les moyens de suppression de chute de tension sont mis en court-circuit de sorte que toute la tension d'une source de puissance principale est appliquée au moteur. En conséquence, un démarreur est obtenu qui supprime une chute de tension dans la source de puissance principale provoquée par le démarrage d'un moteur à courant continu de manière à ne subir aucune interruption de puissance instantanée, sans augmenter la capacité de la source de puissance principale et amplifier la tension de la source de puissance principale par des moyens d'amplification de tension. Dans le démarreur classique présenté dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n° 2009-167967, la valeur de résistance de la résistance pour supprimer une chute de tension dans la source de puissance doit nécessairement être dans une plage dans laquelle aucune interruption de puissance instantanée ne se produit dans les appareils électriques du véhicule ; cependant, parce que la valeur de résistance de la résistance est déterminée par la quantité cible d'une chute de tension dans la source de puissance et dépend de la résistance interne d'une batterie, de la spécification (résistance interne) d'un moteur de démarreur, et de la résistance de câblage, il était difficile d'obtenir la valeur de résistance optimale. RESUME DE L'INVENTION SR 37524 JP DB 4 La présente invention a été mise en oeuvre afin de résoudre les problèmes précédents dans un dispositif classique ; l'objet de celle-ci est de proposer un dispositif de démarrage de moteur thermique dans lequel des moyens de suppression de chute de tension peuvent être utilisés très efficacement. Un dispositif de démarrage de moteur thermique selon la présente invention est pourvu d'un commutateur de démarreur connecté en série entre un moteur de démarreur et une source de puissance, d'une résistance connectée en série avec le commutateur de démarreur, d'un commutateur de mise en court-circuit capable de mettre en court-circuit la résistance et d'un circuit de commande qui commande l'ouverture/la fermeture du commutateur de mise en court-circuit ; le dispositif de démarrage de moteur thermique est configuré de manière à ce que le commutateur de démarreur soit fermé de sorte que la source de puissance alimente le moteur de démarreur au moyen du commutateur de démarreur et de la résistance, et après qu'un temps de retard s'est écoulé depuis la fermeture du commutateur de démarreur, le commutateur de mise en court-circuit soit fermé de sorte que la résistance soit mise en court-circuit ; et le dispositif de démarrage de moteur à combustion interne est tel qu'une chute de tension dans la source de puissance à un instant où le moteur de démarreur est alimenté par l'intermédiaire de la résistance devient approximativement égale à une chute de tension dans la source de puissance à un instant où le moteur de démarreur est alimenté avec la résistance mise en court-circuit. SR 37524 JP DB Dans le dispositif de démarrage de moteur thermique selon la présente invention, un commutateur de démarreur est fermé de sorte qu'une source de puissance alimente un moteur de démarreur au moyen du 5 commutateur de démarreur et d'une résistance, et après qu'un temps de retard s'est écoulé depuis la fermeture du commutateur de démarreur, un commutateur de mise en court-circuit est fermé de sorte que la résistance soit mise en court-circuit ; et une chute de tension dans la source de puissance à un instant où le moteur de démarreur est alimenté par l'intermédiaire de la résistance devient approximativement égale à une chute de tension dans la source de puissance à un instant où le moteur de démarreur est alimenté avec la résistance mise en court-circuit. Par conséquent, non seulement un démarrage de moteur peut être effectué sans interruption de puissance instantanée dans les appareils électriques du véhicule, mais un effet de suppression de chute de tension obtenu par la valeur de résistance de la résistance peut également être utilisé très efficacement. Avantageusement si VO, RB, RSR, RS, RW, t1 et E(tl) désignent la tension totale de la source de puissance, la résistance intrinsèque interne de la source de puissance, la valeur de résistance de la résistance, la résistance interne du moteur de démarreur, la résistance des conducteurs de câblage pour connecter la source de puissance, le commutateur de démarreur, la résistance et le moteur de démarreur, un temps de retard, et une tension d'induction générée par la rotation du moteur de démarreur à un instant où SR 37524 JP DB 6 le temps de retard tl s'est écoulé, respectivement, la valeur de résistance RSR de la résistance et le temps de retard tl sont fixés de manière à ce que l'équation suivante soit satisfaite : RSR/(RB + RW + RS + RSR) = E(tl)/V0 Avantageusement si VO, RB, RSR, RS et RW désignent la tension totale de la source de puissance, la résistance intrinsèque interne de la source de puissance, la valeur de résistance de la résistance, la résistance interne du moteur de démarreur, et la résistance des conducteurs de câblage pour connecter la source de puissance, le commutateur de démarreur, la résistance et le moteur de démarreur, respectivement, la valeur de résistance RSR de la résistance est fixée de manière à ce que l'équation suivante soit satisfaite : RB/(RW + RS + RSR) BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un schéma de circuit électrique d'un dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention ; la figure 2 est un graphe représentant les formes d'onde d'un courant et d'une tension dans un dispositif SR 37524 JP DB 7 de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention ; la figure 3 est un schéma de circuit électrique d'un dispositif de démarrage de moteur thermique classique ; et la figure 4 est un graphe représentant les formes d'onde d'un courant et d'une tension dans un dispositif de démarrage de moteur thermique classique. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES Mode de réalisation 1 La figure 1 est un schéma de circuit électrique d'un dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention. La figure 2 est un graphe représentant les formes d'onde d'un courant et d'une tension dans un dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention ; l'ordonnée représente la tension de sortie d'une batterie en tant que source de puissance ; l'abscisse représente le temps. Sur la figure 1, un dispositif de démarrage de moteur thermique 1 est pourvu d'un moteur de démarreur 2 qui démarre un moteur thermique (non illustré), d'une batterie 3 qui est une source de puissance pour alimenter en énergie électrique le moteur de démarreur 2, d'un commutateur de démarrage 4, connecté à la batterie 3, pour démarrer le moteur de démarreur 2, d'un dispositif de démarrage 5 et d'un circuit de commande 8 pour alimenter une bobine de commande 6b SR 37524 JP DB 8 d'un circuit de mise en court-circuit 6 lorsqu'une demande de démarrage de moteur thermique est émise. Le dispositif de démarrage 5 est pourvu d'un commutateur de démarreur 5a connecté en série entre le moteur de démarreur 2 et la batterie 3, d'une bobine de commande 5b pour commander le contact mobile du commutateur de démarreur 5a, d'une bobine de maintien 5c qui maintient le contact mobile du commutateur de démarreur 5a à une position où le contact mobile est en contact avec le contact fixe, et d'un piston 5d fixé au contact mobile du commutateur de démarreur 5a. La bobine de maintien 5c est connectée entre le commutateur de démarrage 4 et une borne de mise à la masse C. Le circuit de mise en court-circuit 6 est pourvu d'un commutateur de mise en court-circuit 6a connecté entre le commutateur de démarreur 5a du dispositif de démarrage 5 et le moteur de démarreur 2, d'une bobine de commande 6b pour commander le commutateur de mise en court-circuit 6a, et d'une résistance 7, en tant que moyens de suppression de chute de tension, qui est connectée en parallèle avec le commutateur de mise en court-circuit 6a de manière à ce que ses bornes respectives soient connectées aux bornes A et B du commutateur de mise en court-circuit 6a. La bobine de commande 6b pour le commutateur de mise en court-circuit 6a est connectée entre le circuit de commande 8 et la borne de mise à la masse C. Le fonctionnement du dispositif de démarrage de moteur thermique, configuré comme décrit ci-dessus, selon le mode de réalisation 1 de la présente SR 37524 JP DB 9 invention, va être expliqué ; sur les figures 1 et 2, en tant que première étape pour démarrer le moteur thermique, lorsque le commutateur de démarrage 4 est fermé à un instant T1 en réponse à une demande de démarrage de moteur thermique, un courant IA est appliqué de la batterie 3 au moteur de démarreur 2 au moyen du commutateur de démarrage 4, de la bobine de commande 5b pour le commutateur de démarreur 5a dans le dispositif de démarrage 5, et de la résistance 7. Après cela, en tant que deuxième étape, du fait de l'alimentation de la bobine de commande 5b, le piston 5d du commutateur de démarreur 5a est entraîné ; ensuite, le commutateur 5a est fermé à un instant T2. En même temps, un courant est appliqué de la batterie 3 à la bobine de maintien 5c au moyen du commutateur de démarrage 4, moyennant quoi le plongeur 5d est maintenu à sa position. En conséquence, le commutateur de démarreur 5a est maintenu fermé. Lorsque le commutateur de démarreur 5a est fermé, une énergie électrique continue est appliquée de la batterie 3 au moteur de démarreur 2, de sorte que le moteur de démarreur 2 produit un couple ; un pignon qui est couplé à l'arbre de rotor du moteur de démarreur 2 par l'intermédiaire d'un embrayage unidirectionnel est déplacé vers une couronne dentée prévue sur le vilebrequin du moteur thermique de manière à être mis en prise avec la couronne dentée. Lorsque le commutateur de démarreur 5a est fermé, le courant qui a circulé de la batterie 3 vers la bobine de commande 5b disparaît presque ; au lieu de celui-ci, un courant IB provenant de la batterie 3 SR 37524 JP DB 10 circule à travers le commutateur de démarreur 5a et la résistance 7. Par la suite, en tant que troisième étape, le circuit de commande 8 fonctionne pour fermer son contact à un instant T3, qui est retardé d'un temps prédéterminé par rapport à l'instant auquel le commutateur de démarreur 5a a été fermé. En conséquence, la bobine de commande 6b est alimentée, et ainsi le commutateur de mise en court-circuit 6a connecté en parallèle avec la résistance 7 est fermé. Lorsque le commutateur de mise en court-circuit 6a est fermé, la résistance 7 est mise en court-circuit de sorte que le courant qui a circulé à travers la bobine de commande 6b du commutateur de mise en court-circuit disparaît presque. Lorsque le commutateur de mise en court-circuit 6a est fermé, un courant de démarreur ordinaire est délivré par la batterie 3 au moteur de démarreur 2, au moyen du commutateur de démarreur 5a et du commutateur de mise en court-circuit 6a. A ce moment, le commutateur de mise en court-circuit 6a est fermé et la résistance 7 est mise en court-circuit ; par conséquent, comme représenté sur la figure 2, le courant de démarreur augmente de nouveau. Le moteur de démarreur 2 est commandé par le courant de démarreur ordinaire délivré et transfère son couple au vilebrequin du moteur thermique, par l'intermédiaire du pignon et de la couronne dentée qui sont mis en prise l'un avec l'autre de sorte que le moteur à combustion interne est démarré ; ensuite, le démarrage du moteur à combustion interne est achevé à un instant T4. SR 37524 JP DB 11 Dans cette situation, la tension d'induction E aux bornes du moteur de démarreur 2 est générée de manière à ce que sa valeur de tension dépende de la vitesse de rotation et de la spécification du moteur de démarreur 2. Soit VO, RB, RP, RSR, RS et RW la tension totale de la batterie 3, la résistance intrinsèque interne de la batterie 3, la résistance de la bobine de commande 5b, la valeur de résistance de la résistance 7, la résistance interne du moteur de démarreur 2, et la résistance des conducteurs de câblage, respectivement ; soit t1 un temps de retard entre un instant où le commutateur de démarreur 5a est activé et un instant où le commutateur de mise en court-circuit 6a est fermé ; soit E(tl) une tension d'induction, à un instant où le temps de retard s'est écoulé, générée par la rotation du moteur de démarreur 2. A la première étape entre les instants T1 et T2, il y a, dans le circuit, la résistance intrinsèque interne RB de la batterie 3, la résistance RP de la bobine de commande 5b, la valeur de résistance RSR de la résistance 7, la résistance interne RS du moteur de démarreur 2, et la résistance RW des conducteurs de câblage. A la deuxième étape entre les instants T2 et T3, il y a, dans le circuit, la résistance intrinsèque interne RB de la batterie 3, la valeur de résistance RSR de la résistance 7, la résistance interne RS du moteur de démarreur 2, et la résistance RW des conducteurs de câblage. Dans cette situation, si IB est un courant d'alimentation qui circule à travers le moteur de démarreur 2, IB et la chute de tension dans SR 37524 JP DB 12 la batterie 3 [IB x RB] sont représentés par les équations (1) et (2) ci-dessous, respectivement. IB = VO/(RB + RW + RS + RSR) ... (1) IB x RB = VO/(RB + RW + RS + RSR) x RB ... (2) Au cours de la troisième étape aux instants T3, il y a la résistance intrinsèque interne RB de la batterie 3, la résistance interne RS du moteur de démarreur 2, et la résistance RW des conducteurs de câblage. Alors que la troisième étape débute, un courant circule à travers le moteur de démarreur 2 ; à cause de ce courant, le moteur de démarreur 2 commence à tourner, moyennant quoi la tension d'induction E(tl) est générée. Dans cette situation, si IB1 désigne le courant qui circule à travers le moteur de démarreur 2, IB1 et la chute de tension dans la batterie 3 [IB1 x RB] sont représentés par les équations (3) et (4) ci-dessous, respectivement. IB1 = (VO - E(tl))/(RB + RW + RS) .. . (3) IB1 x RB = (VO - E(tl))/(RB + RW + RS) x RB .. (4) Lorsque les équations (2) et (4) sont égales, la condition dans laquelle la chute de tension dans la batterie 3 à la deuxième étape, entre les instants T2 et T3, lorsque l'alimentation est appliquée à travers la résistance 7, devient approximativement égale à la chute de tension dans la batterie 3 à l'instant T3 lorsque l'alimentation est appliquée avec la résistance 7 mise en court-circuit par le commutateur de mise en court-circuit 6a est satisfaite. Par conséquent, lorsque la relation entre la valeur de résistance RSR de la résistance 7 et la tension d'induction E(tl) à travers le moteur de SR 37524 JP DB 13 démarreur 2 est établie de manière à satisfaire à l'équation (5) obtenue dans la condition où les équations (2) et (4) sont égales, la valeur de résistance de la résistance 7 peut être utilisée de manière optimale en tant que moyens de suppression de chute de tension ajoutés au dispositif de démarrage de moteur thermique. RSR/(RB + RW + RS + RSR) = E(tl) /VO ... (5) Ainsi, dans le dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention, la valeur de résistance de la résistance 7 et le temps de retard pendant lequel le commutateur de démarrage 4 est activé pour fermer le commutateur de démarreur 5a et ensuite le commutateur de mise en court-circuit 6a est fermé pour mettre en court-circuit la résistance 7 sont fixés de manière à ce que l'équation (5) soit satisfaite. Spécifiquement, sur la base, par exemple, des spécifications de la batterie 3, du moteur de démarreur 2, des conducteurs de câblage entre eux et similaire, la valeur de résistance RSR de la résistance 7 et le temps de retard t1 sont fixés à des valeurs qui satisfont à l'équation (5). En conséquence, comme représenté sur la figure 2, la valeur de la chute de tension à l'instant T2 et la valeur de la chute de tension à l'instant T3 deviennent approximativement égales l'une à l'autre. Comme décrit ci-dessus, dans le dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 1 de la présente invention, à l'instant T2 lorsque le moteur de démarreur est activé, d'abord, la résistance 7 qui est prévue entre la batterie 3, en SR 37524 JP DB 14 tant que source de puissance, et le moteur de démarreur 2 est alimentée de sorte que l'activation du moteur de démarreur 2 est débutée avec un faible courant, et après qu'un temps de retard prédéterminé s'est écoulé, la résistance 7 est mise en court-circuit par le commutateur de mise en court-circuit 6a ; par conséquent, parce que la chute de tension dans la source de puissance est supprimée lorsque le moteur thermique est démarré, la chute de tension dans la source de puissance à un instant où le moteur de démarreur 2 est alimenté à travers la résistance 7 devient approximativement égale à la chute de tension dans la source de démarreur 2 de puissance à un instant où le moteur est alimenté avec la résistance 7 mise en court-circuit. Par conséquent, un effet flagrant peut être démontré dans lequel non seulement le moteur thermique peut être démarré sans provoquer d'interruption de puissance instantanée dans les appareils électriques montés sur le véhicule, mais la valeur de résistance de la résistance 7 peut également être utilisée autant que possible pour limiter le courant de démarreur. Mode de réalisation 2 Ensuite, le fonctionnement d'un dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 2 de la présente invention va être expliqué. Comme c'est le cas avec la figure 1 dans le mode de réalisation 1, le dispositif de démarrage de moteur thermique selon le mode de réalisation 2 de la présente invention est configuré de manière à ce qu'il SR 37524 JP DB 15 soit prévu un commutateur de démarreur 5a connecté en série entre le moteur de démarreur 2 et la batterie 3 en tant que source de puissance, une résistance 7 connectée en série avec le commutateur de démarreur 5a, un commutateur de mise en court-circuit 6a capable de mettre en court -circuit la résistance 7, et un circuit de commande 8 qui commande l'ouverture/la fermeture du commutateur de mise en court-circuit 6a ; le dispositif de démarrage de moteur thermique est configuré également de manière à ce que le commutateur de démarreur 5a soit fermé de sorte que le moteur de démarreur 2 soit alimenté par la batterie 3 au moyen du commutateur de démarreur 5a et de la résistance 7, et après qu'un temps de retard s'est écoulé depuis la fermeture du commutateur de démarreur 5a, le commutateur de mise en court-circuit 6a soit fermé de sorte que la résistance 7 soit mise en court-circuit. Si VO, RB, RSR, RS et RW désignent la tension totale de la source de puissance, la résistance intrinsèque interne de la source de puissance, la valeur de résistance de la résistance, la résistance interne du moteur de démarreur, et la résistance des conducteurs de câblage pour connecter la source de puissance, le commutateur de démarreur, la résistance et le moteur de démarreur, respectivement, la valeur de résistance RSR de la résistance est fixée de manière à ce que l'équation suivante soit satisfaite. RB/(RW + RS + RSR) Divers changements et modifications de la présente invention seront évidents aux hommes du métier sans s'écarter de l'étendue et de l'esprit de la présente invention, et on devrait comprendre que celle-ci n'est pas limitée aux modes de réalisation illustratifs exposés ici. REVENDICATIONS1. Dispositif de démarrage de moteur à thermique caractérisé en ce qu'il comprend : un commutateur de démarreur (5a) connecté en série entre un moteur de démarreur (2) et une source de puissance (3) ; une résistance (7) connectée en série avec le commutateur de démarreur (5a) ; un commutateur de mise en court-circuit (6a) capable de mettre en court-circuit la résistance (7) ; et un circuit de commande (8) qui commande l'ouverture/la fermeture du commutateur de mise en court-circuit (6a), dans lequel le commutateur de démarreur (5a) est fermé de sorte que la source de puissance (3) alimente le moteur de démarreur (2) au moyen du commutateur de démarreur (5a) et de la résistance (7), et après qu'un temps de retard s'est écoulé depuis la fermeture du commutateur de démarreur (5a), le commutateur de mise en court-circuit (6a) est fermé de sorte que la résistance (7) soit mise en court-circuit ; et une chute de tension dans la source de puissance (3) à un instant où le moteur de démarreur (2) est alimenté par l'intermédiaire de la résistance (7) devient approximativement égale à une chute de tension dans la source de puissance (3) à un instant où le moteur de démarreur (2) est alimenté avec la résistance (7) mise en court-circuit.SR 37524 JP DB 20 2. Dispositif de démarrage de moteur thermique selon la revendication 1, dans lequel, si VO, RB, RSR, RS, RW, tl et E(tl) désignent la tension totale de la source de puissance, la résistance intrinsèque interne de la source de puissance, la valeur de résistance de la résistance, la résistance interne du moteur de démarreur, la résistance des conducteurs de câblage pour connecter la source de puissance, le commutateur de démarreur, la résistance et le moteur de démarreur, un temps de retard, et une tension d'induction générée par la rotation du moteur de démarreur à un instant où le temps de retard tl s'est écoulé, respectivement, la valeur de résistance RSR de la résistance et le temps de retard tl sont fixés de manière à ce que l'équation suivante soit satisfaite : RSR/(RB + RW + RS + RSR) = E(tl)/V0 3. Dispositif de démarrage de moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel, si VO, RB, RSR, RS et RW désignent la tension totale de la source de puissance, la résistance intrinsèque interne de la source de puissance, la valeur de résistance de la résistance, la résistance interne du moteur de démarreur, et la résistance des conducteurs de câblage pour connecter la source de puissance, le commutateur de démarreur, la résistance et le moteur de démarreur, respectivement, la valeur de résistance RSR de la résistance est fixée de manière à ce que l'équation suivante soit satisfaite : RB/(RW + RS + RSR)