Brevet FR2951880A1 — publié le 20110429

REDEMARRAGE D'UN MOTEUR MUNI D'UN ALTERNODEMARREUR [0001] La présente invention concerne les réseaux de bord pour véhicules automobiles, et plus particulièrement les réseaux de bord pour véhicules équipés d'une machine électrique réversible de type alterno-démarreur ou d'un autre type d'organe électrique de forte puissance. L'invention s'applique tout particulièrement aux réseaux de bord équipés d'un alterno-démarreur relativement puissant, comme nécessité par une fonction généralement appelée STOP-AND-START. [0002] De nombreux moteurs thermiques sont dorénavant équipés d'alternodémarreurs. Un alterno-démarreur est une machine électrique fonctionnant en moteur pour entraîner le moteur thermique durant son démarrage, en utilisant une source électrique telle qu'une batterie. En dehors de cette période de démarrage, quand le véhicule est entraîné par le moteur thermique, l'alterna- démarreur peut fonctionner dans un mode générateur de courant pour recharger une batterie du véhicule ou alimenter le réseau de bord. Ces alternodémarreurs peuvent être notamment utilisés dans les véhicules équipés d'une fonction STOP & START pour lesquels le moteur thermique s'arrête dès que le véhicule est à l'arrêt et redémarre par exemple dès que le conducteur accélère de nouveau. [0003] Plus précisément, sur ces véhicules, la fonction STOP & START peut se décomposer en trois phases : • la phase de démarrage initiale du moteur thermique que celui-ci soit du type à allumage commandé (moteur essence) ou à allumage par compression (moteur diesel). Cette phase initiale est encore appelée phase de premier démarrage ; • la phase de roulage du véhicule avec le moteur thermique tournant, générant une accélération du véhicule nulle (maintien de la vitesse), positive ou négative (décélération). Lors des situations de décélération, le système STOP & START peut être conçu pour transformer une partie de l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique, énergie électrique qui pourra être utilisée par l'ensemble des organes consommateurs du réseau de bord du véhicule ou stockées par exemple au moyen de la batterie. En complément, le système STOP & START coupe l'alimentation du moteur thermique dès que le véhicule est à l'arrêt, ou même dès qu'un arrêt est anticipé, par exemple dès que la vitesse du véhicule devient inférieure à un certain seuil bas de vitesse, ce qui permet de réduire la consommation de carburant et donc de limiter les émissions polluantes ; • la phase de redémarrage du moteur thermique, commandée par la volonté du conducteur, marquée par exemple par l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. [0004] Lors d'un démarrage du moteur thermique par un alterno-démarreur ou un démarreur, ce dernier constitue un organe consommateur d'énergie électrique. Or si lors du premier démarrage, la plupart des consommateurs électriques du véhicule sont normalement à l'arrêt, tel n'est pas le cas lors d'un redémarrage : des équipements tels que le climatiseur, le système d'éclairage ou le système audio-visuel du véhicule peuvent être actifs et doivent le rester pour le confort et la sécurité des occupants du véhicule. Or l'alterno-démarreur comme le démarreur a une forte consommation en courant lors du redémarrage et peut générer des chutes de tensions élevées sur l'ensemble du réseau de bord. Certaines prestations nécessitant de l'énergie électrique peuvent être dégradées, ce qui induit une perception de non qualité de l'ensemble du véhicule. De plus ce défaut est ressenti comme aléatoire car l'usager du véhicule n'associe pas nécessairement le redémarrage du moteur du véhicule avec ce défaut (d'autant que le conducteur n'a de fait pas commandé expressément l'arrêt du moteur). [0005] Pour remédier à ce problème, différentes solutions ont déjà été proposées. La plus simple consiste à augmenter la puissance électrique disponible en associant à la batterie principale une seconde batterie. La batterie principale sert à fournir la puissance électrique à l'alterno-démarreur lors des phases de premier démarrage et de redémarrage. Lors de ce redémarrage, les fonctions électriques sensibles aux variations de tension sont alimentées par une deuxième batterie qui est alors l'unique source d'énergie pour ces fonctions lors du redémarrage. En dehors de cette phase de redémarrage (dont la durée est typiquement inférieure à 1 s), ces fonctions sensibles sont alimentées par le générateur du véhicule. [0006] Cette solution a un coût relativement élevé non seulement du fait de la batterie additionnelle. De plus, celle-ci doit être généralement remplacée par exemple tous les deux/trois ans comme la batterie principale. Par ailleurs, Cette batterie additionnelle ne peut pas toujours être implantée dans le compartiment moteur et doit par exemple être logée au niveau du coffre. Toute l'architecture électrique du véhicule doit alors être repensée, voire même toute la structure du véhicule. De plus la masse de cette batterie additionnelle et des faisceaux électriques qui lui sont dédiés alourdit le véhicule ce qui va à l'encontre des objectifs de réduction des consommations de carburant et des émissions polluantes de ce type de système. Enfin, cette batterie additionnelle est généralement dédiée aux organes consommateurs les plus sensibles aux chutes de tension et ne constitue pas nécessairement une solution complète au problème de la dégradation des prestations électriques. Certains équipements non alimentés par cette batterie additionnelle peuvent ainsi présenter transitoirement une performance diminuée. Ce problème est aggravé par la multiplicité des accessoires prévus pour être raccordés à un réseau de bord, comme par exemple des consoles de jeux, consoles vidéo, réfrigérateur, chauffe-biberon etc., de sorte qu'il n'est pas toujours aisé d'assurer un bon dimensionnement des équipements, sauf à les surdimensionner de façon importante. [0007] Une autre solution consiste à proposer à compléter la batterie par un autre type de moyen de stockage de l'énergie tel qu'un condensateur. La batterie fournit alors la puissance électrique nécessaire pour démarrer le moteur thermique (phase de premier démarrage) du véhicule et sert à l'alimentation de l'ensemble des fonctions qui lui sont connectées. Le second moyen de stockage est essentiellement utilisé lors des redémarrages. [0008] Mais comme la tension de référence de ce second moyen de stockage est variable, par exemple entre une à trois fois la valeur de la tension de référence du véhicule, ce second moyen de stockage ne peut être connecté au réseau de bord que si l'on prévoit un convertisseur de type DC/DC ou analogue. Là encore, cette solution entraîne un surcoût important, des problèmes d'implantation, d'encombrement et d'augmentation de la masse totale du véhicule (de l'ordre par exemple de 5 à 10 kg). [0009] Plus récemment, des véhicules ont été munis de différents types de dispositifs de maintien de la tension, encore connus sous l'abréviation DMT. Un DMT est généralement monté en série avec la batterie. Le DMT est usuellement un convertisseur de tension DC/DC destiné à effectuer une compensation instantanée de puissance. Les organes sensibles aux sous- tensions sont alimentés au moins lors des phases de redémarrage par le DMT qui prélève alors son énergie sur la batterie ou sur un système de stockage interne au dispositif (par exemple supercondensateur). [0010] Le DMT n'est activé que transitoirement durant un redémarrage lorsque la tension du réseau de bord chute. L'activation du DMT est déclenchée par la réception d'un signal de redémarrage provenant du calculateur moteur et par la détection d'une chute de la tension de réseaux de bord ou d'une hausse du courant de démarrage au-delà d'un seuil prédéfini. Le DMT présente à cet effet une borne connectée au réseau de bord et une interface connectée à un bus LIN du véhicule auquel le calculateur moteur est raccordé. Le signal reçu sur l'interface est traité par un microprocesseur. Un bus LIN est fréquemment utilisé sur les véhicules automobiles du fait de sa fiabilité et de son coût réduit. Le bus LIN peut être utilisé comme un sous réseau du bus CAN pour gérer des capteurs ou des actionnaires. Le bus LIN utilise un protocole de communication s'appuyant sur une configuration maître esclave. [0011] Un tel système de protection contre les chutes de tension présente cependant des inconvénients. En pratique, le DMT induit un surcoût non négligeable pour le véhicule. [0012] L'invention vise à résoudre cet inconvénient. L'invention porte ainsi sur un procédé d'activation d'un dispositif de maintien de tension contre la chute de tension sur un réseau de bord électrique de véhicule comprenant une batterie et un alternodémarreur ou démarreur, le procédé comprenant les étapes de : • mesure de la tension du réseau de bord ; • identifier que la tension du réseau de bord devient inférieure à un premier seuil ; • dans un intervalle de temps prédéfini à partir de l'identification, déterminer si la tension du réseau de bord est devenue inférieure à un deuxième seuil inférieur au premier seuil ; • activer le maintien de tension par le dispositif de maintien lorsque la tension du réseau de bord n'est pas devenue inférieure au deuxième seuil dans l'intervalle de temps prédéfini. [0013] Selon une variante, ledit intervalle de temps est inférieur à 3 millisecondes. [0014] Selon encore une variante, ledit premier seuil est inférieur à 11 V. [0015] Selon une autre variante, ledit deuxième seuil est inférieur à 7V. [0016] Selon encore une autre variante, le procédé comprend en outre une étape de mesure de la vitesse de baisse de tension durant l'intervalle de temps prédéfini, le maintien de tension étant activé seulement si la vitesse de baisse de tension est supérieure à environ 500 V/s. [0017] Selon une variante, le maintien de tension est activé indépendamment d'un signal indicateur d'un redémarrage. [0018] L'invention porte également sur un dispositif de maintien de tension sur un réseau de bord électrique de véhicule, comprenant : • une entrée destinée à être connectée au réseau de bord; ^ une sortie destinée à être connectée à un ou plusieurs composants à protéger de baisses de tension ; • un module apte à identifier que la tension du réseau de bord devient inférieure à un premier seuil, à déterminer si la tension du réseau de bord est devenue inférieure à un deuxième seuil inférieur au premier seuil dans un intervalle de temps prédéterminé à partir de l'identification, et apte à activer le maintien de tension sur la sortie lorsque la tension du réseau de bord n'est pas devenue inférieure au deuxième seuil dans l'intervalle de temps prédéfini. [0019] L'invention porte par ailleurs sur un véhicule automobile comprenant : • un réseau de bord électrique; • une batterie connectée au réseau de bord ; • un alternodémarreur ou un démarreur connecté au réseau de bord ; • un composant à protéger de baisses de tension sur le réseau de bord ; • un dispositif de maintien de tension tel que décrit ci-dessus, dont l'entrée est connectée au réseau de bord et dont la sortie est connectée au composant. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : ^ la figure 1 est une représentation schématique d'un réseau de bord comprenant un DMT selon l'invention ; • la figure 2 est un diagramme illustrant des chutes de tension sur le réseau de bord pour différents événements ; • la figure 3 est un logigramme d'un procédé d'activation du DMT. [0021] L'invention propose un procédé d'activation d'un dispositif de maintien de tension sur un réseau de bord électrique d'un véhicule muni d'une batterie et d'un alternodémarreur. On mesure la tension du réseau de bord et on identifie lorsque la tension du réseau de bord devient inférieure à un premier seuil, inférieur à la tension nominale du réseau de bord. Pendant un intervalle de temps prédéfini à compter de l'identification, on détermine si la tension du réseau de bord est devenue inférieure à un deuxième seuil inférieur au premier seuil. Le maintien de tension est activé lorsque la tension du réseau de bord n'est pas devenue inférieure au deuxième seuil durant cet intervalle de temps. [0022] Ainsi, un redémarrage du moteur par l'alternodémarreur ou un démarreur peut être détecté simplement en analysant la tension sur le réseau de bord. Il n'est donc pas nécessaire de munir le dispositif de maintien de tension d'une interface avec un calculateur moteur telle qu'un bus LIN pour déterminer un tel démarrage. Le coût et la complexité du dispositif de maintien de tension peuvent ainsi être réduits. [0023] La figure 1 représente schématiquement un réseau de bord 7 d'un véhicule automobile. Un alternodémarreur 1, une batterie 2, et des organes consommateurs d'énergie électrique 3 sont connectés entre la tension Vr du réseau de bord (par exemple 12,5 V) et un potentiel de masse. Un dispositif de maintien de tension 5 localisé comprend une entrée connectée à la tension Vr du réseau de bord et une sortie connectée à un organe consommateur électrique 4 à protéger contre une baisse de tension. Le dispositif de maintien de tension 5 est muni d'un module de commande 6 activant sélectivement une surélévation de la tension sur la sortie par rapport à la tension sur l'entrée. L'organe consommateur 4 est connecté entre le dispositif de maintien de tension 5 et un potentiel de masse. [0024] L'alternodémarreur 1 est une machine électrique réversible. L'alternodémarreur fonctionne en alternateur et donc en générateur d'énergie électrique en dehors des phases de démarrage. L'alternodémarreur 1 fonctionne en moteur lors des démarrages pour entraîner le moteur à combustion interne (non illustré). Durant un démarrage, l'alternodémarreur 1 forme un important consommateur d'énergie électrique [0025] Dans un véhicule muni d'un alternodémarreur, on peut constater pendant une période d'environ 500ms que la tension du réseau de bord chute rapidement de 12,5 V à environ 8 V lors d'un démarrage du moteur à combustion interne. [0026] Le dispositif de maintien de tension 5 comprend deux modes de fonctionnement. Dans un premier mode de fonctionnement dit désactivé, le dispositif de maintien de tension 5 applique sur sa sortie la tension du réseau de bord 7 présente sur son entrée. Dans un deuxième mode de fonctionnement dit activé, le dispositif 5 applique sur sa sortie une tension supérieure à la tension reçue sur son entrée. Le dispositif de maintien de tension 5 pourra par exemple appliquer transitoirement sur sa sortie une tension de 12,5 V pour une tension sur son entrée de 8 V. Le dispositif 5 comprend un circuit de surélévation de tension apte à générer transitoirement une tension sur la sortie supérieure à la tension sur l'entrée. La tension sur la sortie pourra par exemple être régulée au niveau de tension nominal du réseau de bord. [0027] Une baisse de tension est ainsi évitée pour l'organe consommateur 4. L'organe consommateur 4 peut être un consommateur électrique de forte puissance ou un (des) composant(s) du véhicule dont le fonctionnement continu doit être garanti lors du redémarrage du moteur. [0028] La conception du circuit de surélévation de tension du dispositif de maintien de tension 5 pourra être réalisée de façon connue en soi par l'homme du métier. La demande de brevet EP1848090 décrit notamment un exemple de circuit de surélévation de tension. Le circuit de surélévation de tension forme généralement un convertisseur continu/continu, éventuellement réversible. [0029] Le mode activé du dispositif 5 est enclenché lors d'un redémarrage du moteur par l'intermédiaire de l'alternodémarreur 1, un tel redémarrage induisant une baisse de tension sur le réseau de bord 7. L'invention propose d'identifier un tel évènement basé seulement sur le profil de la tension sur le réseau de bord 7, sans nécessiter de signal de commande provenant du calculateur moteur. Le dispositif 5 comprend à cet effet des moyens de mesure de la tension sur le réseau de bord, des moyens de traitement des mesures et des moyens pour réaliser des opérations logiques en fonction des mesures traitées, ces moyens étant inclus dans module de commande 6. [0030] La figure 2 est un diagramme illustrant des chutes de tension sur le réseau de bord en l'absence de maintien par le dispositif 5, lors de différents évènements. La courbe en pointillés correspond à l'enclenchement d'un consommateur électrique de forte puissance sur le réseau de bord 7. On constate que la chute de tension sur le réseau de bord 7 est relativement lente, et que la tension reste supérieure à un seuil Vr1, par exemple de 11 V,5. La courbe en trait plein correspond à l'enclenchement de l'alternodémarreur lors d'un redémarrage du moteur. On constate que la chute de tension sur le réseau de bord 7 est relativement rapide. La tension devient inférieure à un seuil Vrl mais reste supérieure à un seuil Vr2. La courbe en trait mixte correspond à la présence d'un composant en court-circuit sur le réseau de bord 7. On constate que la chute de tension sur le réseau de bord 7 est relativement rapide. La tension devient inférieure aux seuils Vrl et Vr2. [0031] Le logigramme de la figure 3 illustre le procédé d'activation du dispositif 5. Ce logigramme va être détaillé pour les différents évènements illustrés à la figure 2. [0032] L'étape 101 correspond à une mesure en continu de la tension du réseau de bord U(t) sur l'entrée du dispositif 5. [0033] A partir de cette mesure de tension, durant une étape 102, le dispositif 5 effectue un certain nombre de traitements. Le dispositif 5 identifie si la tension du réseau de bord devient inférieure au premier seuil de tension Vrl . Dans le cas de l'enclenchement d'un consommateur électrique de forte puissance sur le réseau de bord 7, la tension ne franchit pas le seuil Vrl comme illustré à la figure 2. Dans les cas du composant en court-circuit et du redémarrage du moteur, la tension franchit le seuil Vrl. Lorsqu'un franchissement du seuil Vrl a été identifié, le dispositif 5 détermine si la tension franchit le deuxième seuil de tension Vr2 pendant un intervalle de temps prédéterminé. Dans le cas du composant en court-circuit, la tension franchit le seuil Vr2 avant l'expiration de l'intervalle de temps prédéterminé. Dans le cas du redémarrage du moteur, la tension ne franchit pas le seuil Vr2 pendant cet intervalle temporel, ni ultérieurement. [0034] Durant une étape 103, le dispositif détermine si les conditions d'activation du maintien de tension sont remplies. Les conditions d'activation sont l'identification du franchissement du seuil Vrl et le non franchissement du seuil Vr2 durant l'intervalle prédéfini. Dans le cas de l'enclenchement du consommateur électrique de forte puissance, la tension ne franchit pas le seuil Vr1. Dans le cas d'un composant en court circuit, la tension franchit le seuil Vr2 durant l'intervalle prédéfini. Le traitement de la tension mesurée reprend alors à l'étape 102. Dans le cas du redémarrage du moteur à combustion, le dispositif 5 détermine que les conditions d'activation sont remplies. Le démarrage est alors détecté et le procédé passe alors à l'étapes 104. [0035] A l'étape 104, le maintien de la tension est activé. A l'étape 105, la tension en sortie du dispositif 5 est surélevée. Différentes conditions pourront être fixées pour le maintien d'une tension de surélévation en sortie : durée prédéfinie, tension du réseau de bord restant inférieure à un seuil... [0036] L'intervalle de temps devra être suffisamment bref pour que le maintien de la tension puisse être activé avant une défaillance de fonctionnement des composants électriques. Cet intervalle de temps sera avantageusement inférieur à 3 millisecondes. Le premier seuil pourra avantageusement être inférieur à Il v et supérieur à 10V. Le deuxième seuil sera avantageusement inférieur à 8V et supérieur à 7V. Le dispositif 5 peut en outre mesurer la vitesse de baisse de tension et n'activer le maintien de la tension qu'à partir d'une vitesse supérieure à 500V/s, de préférence supérieure à 1000V/s. [0037] L'exemple illustré à la figure 1 correspond à un dispositif de maintien de tension localisé, c'est-à-dire dédié seulement à un ou plusieurs organes consommateurs spécifiques. On peut bien entendu appliquer l'invention à un dispositif de maintien de tension centralisé, c'est-à-dire qu'il n'est pas dédié seulement à un ou plusieurs organes consommateurs spécifiques. Dans ce cas, le dispositif de maintien évite la chute de tension sur l'ensemble du réseau de bord au lieu de procéder à une surélévation de tension localisée. REVENDICATIONS1. Procédé d'activation d'un dispositif de maintien de tension (5) contre la chute de tension sur un réseau de bord électrique (7) de véhicule comprenant une batterie (2) et un alternodémarreur (1), le procédé comprenant les étapes de : • mesure de la tension du réseau de bord ; • identifier que la tension du réseau de bord devient inférieure à un premier seuil (Vrl) ; • dans un intervalle de temps prédéfini à partir de l'identification, déterminer si la tension du réseau de bord est devenue inférieure à un deuxième seuil (Vr2) inférieur au premier seuil ; • activer le maintien de tension par le dispositif de maintien lorsque la tension du réseau de bord n'est pas devenue inférieure au deuxième seuil dans l'intervalle de temps prédéfini. 2. Procédé d'activation selon la revendication 1, dans lequel ledit intervalle de temps est inférieur à 3 millisecondes. 3. Procédé d'activation selon la revendication 1 ou 2, dans ledit premier seuil (Vr1) est inférieur à 11 V. 4. Procédé d'activation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit deuxième seuil (Vr2) est inférieur à 7V. 5. Procédé d'activation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de mesure de la vitesse de baisse de tension durant l'intervalle de temps prédéfini, le maintien de tension étant activé seulement si la vitesse de baisse de tension est supérieure à 500 V/s. 6. Procédé d'activation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le maintien de tension est activé indépendamment d'un signal indicateur d'un redémarrage. 7. Dispositif de maintien de tension (5) sur un réseau de bord électrique (7) de véhicule, comprenant :• une entrée destinée à être connectée au réseau de bord; • une sortie destinée à être connectée à un composant (4) à protéger de baisses de tension ; caractérisé en ce qu'il comprend un module apte à identifier que la tension du réseau de bord devient inférieure à un premier seuil, à déterminer si la tension du réseau de bord est devenue inférieure à un deuxième seuil inférieur au premier seuil dans un intervalle de temps prédéterminé à partir de l'identification, et apte à activer le maintien de tension sur la sortie lorsque la tension du réseau de bord n'est pas devenue inférieure au deuxième seuil dans l'intervalle de temps prédéfini. 8. Véhicule automobile comprenant : • un réseau de bord électrique (7) ; • une batterie (2) connectée au réseau de bord ; • un alternodémarreur (1) connecté au réseau de bord (7) ; • un composant (4) à protéger de baisses de tension sur le réseau de bord ; • un dispositif de maintien de tension (5) selon la revendication 7, dont l'entrée est connectée au réseau de bord et dont la sortie est connectée au composant.