Brevet FR2963950A1 — publié le 20120224

Dispositif de limitation d'une chute de tension appliquée aux bornes d'une source d'alimentation électrique d'un démarreur électrique [0001 L'invention est du domaine des interrupteurs électriques, relais, sélecteurs, dispositifs de protection d'un démarreur électrique d'un moteur équipant un véhicule automobile. Elle a pour objet un dispositif de limitation d'une chute de tension appliquée aux bornes d'une source d'alimentation électrique du démarreur électrique. [0002 Un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne est pourvu d'un démarreur électrique pour la mise en marche du moteur à combustion interne. Le démarreur électrique comprend un moteur électrique qui est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire d'un réseau d'alimentation électrique. Ce dernier est interposé entre le démarreur électrique et une source d'alimentation électrique, telle qu'une batterie. [0003] Lors d'une opération de démarrage et/ou de redémarrage du moteur à combustion interne, l'intensité du courant électrique appliqué au moteur électrique du démarreur électrique est très importante. Il en résulte une chute de tension aux bornes de la source d'alimentation électrique. La chute de tension induit fréquemment un dysfonctionnement d'accessoires électriques du véhicule, tel qu'un autoradio, un système de localisation par satellite ou tout autre accessoire électrique susceptible d'équiper le véhicule automobile. [0004] Un tel inconvénient est d'autant plus fréquent que le démarreur électrique est utilisé sur un véhicule automobile équipé d'un dispositif connu sous l'appellation anglaise « stop & start ». Un tel dispositif permet de couper automatiquement le moteur à combustion interne lorsque la vitesse de déplacement du véhicule automobile est nulle ou quasi-nulle, par exemple à l'arrêt à un feu rouge, à l'approche d'un cédez-le-passage ou tout autre situation comparable, le moteur à combustion interne étant par la suite automatiquement relancé lorsqu'un utilisateur du véhicule automobile sollicite à nouveau le moteur à combustion interne. Ceci a pour avantage de réduire la consommation du véhicule automobile ainsi que la pollution que ce dernier génère. [0005i Le document FR 2,851,793 (DENSO CORPORATION) décrit un réseau d'alimentation électrique interposé entre la source d'alimentation électrique et le démarreur électrique. Ce dernier comprend le moteur électrique, un relais, un élément de commande et une unité de commande. L'élément de commande est un transistor à effet de champ tel qu'un transistor de type MOSFET (d'après l'acronyme anglais « Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). L'unité de commande contrôle le relais pour que ce dernier se ferme ou s'ouvre lorsque le moteur est démarré et contrôle également l'élément de commande pour modifier l'intensité et le sens du courant électrique appliqué à une bobine du moteur électrique. [0006] Le relais est maintenu ouvert une fois que le courant de démarreur électrique est appliqué au moteur électrique et jusqu'à ce qu'un temps prédéterminé soit écoulé ou jusqu'à ce que le moteur électrique surmonte un point-mort haut. Pour cette raison, le courant de démarreur du moteur électrique est appliqué à une armature du moteur électrique par l'intermédiaire d'une première bobine de champ enroulée en série que comporte le moteur électrique. L'intensité du courant de démarreur est limitée par la résistance de la première bobine de champ, de telle sorte que la tension de batterie soit empêchée de chuter de façon excessive. [0007] Un tel réseau d'alimentation électrique présente l'inconvénient de générer un échauffement important et rapide des éléments qui le compose. Un tel échauffement est un facteur non négligeable de vieillissement de ces éléments ce qui est préjudiciable à une fiabilité et à une pérennité du réseau d'alimentation électrique et/ou du démarreur électrique. [0008] De plus, un tel réseau d'alimentation électrique comprend un dispositif de limitation de chute de tension qui est passif, qui fonctionne selon une loi « tout ou rien » et qui ne permet pas de limiter un courant d'appel pour garantir un niveau de tension désiré. [0009] Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de limitation d'une chute de tension aux bornes d'une source d'alimentation électrique, la source d'alimentation électrique étant en relation avec un démarreur électrique d'un moteur d'un véhicule automobile, ledit dispositif de limitation étant un dispositif actif apte à asservir à une tension désirée lors d'un pic d'appel, ledit dispositif de limitation étant à même d'augmenter de façon dynamique une impédance équivalente dudit dispositif de limitation pour limiter un courant d'appel afin de garantir un niveau de tension désiré aux bornes de la source d'alimentation électrique. Un autre but de la présente invention est de proposer un tel dispositif de limitation qui permette de minimiser et/ou de ralentir le plus possible un échauffement d'éléments qui composent ledit dispositif de limitation, pour pérenniser et fiabiliser le réseau de bord. Un autre but de la présente invention est de proposer un réseau d'alimentation électrique simple et efficace, le réseau d'alimentation électrique étant interposé entre le moteur du véhicule automobile et la source d'alimentation électrique. Un dernier but de la présente invention est de proposer un véhicule automobile fiable et peu polluant, qui est pourvu d'un tel réseau d'alimentation électrique. [0010] Un dispositif de limitation de la présente invention est un dispositif de limitation d'une chute de tension aux bornes d'une source d'alimentation électrique. La source d'alimentation électrique est en relation avec un démarreur électrique d'un moteur d'un véhicule automobile. Le dispositif de limitation comprend au moins un transistor à effet de champ qui comporte une impédance maximale Z1 max. [0011] Selon la présente invention, le dispositif de limitation comprend une 25 impédance Z2 montée en parallèle du transistor à effet de champ. [0012] L'impédance Z2 est avantageusement de l'ordre de 1,8 fois l'impédance Z1 max à 2,2 fois l'impédance Z1 max. [0013] L'impédance Z2 est préférentiellement égale à 2 fois l'impédance Z1 max. [0014] Le dispositif de limitation comporte préférentiellement une impédance équivalente Zeqmax qui est égale à deux tiers de Z1 max. [0015] Un réseau d'alimentation électrique de la présente invention qui relie le démarreur électrique et la source d'alimentation électrique est principalement reconnaissable en ce que le réseau d'alimentation électrique comprend un tel dispositif de limitation. [0016] Un véhicule automobile de la présente invention comprend un tel réseau d'alimentation électrique, le réseau d'alimentation électrique reliant le démarreur électrique du moteur du véhicule automobile à la source d'alimentation électrique du véhicule automobile. [0017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec la figure unique de la planche annexée, dans laquelle : [0018] La figure unique est une illustration schématique d'un réseau d'alimentation électrique de la présente invention comprenant un dispositif de limitation d'une chute de tension selon la présente invention. [0019] Sur la figure unique, un moteur 1 d'un véhicule automobile est en relation avec un démarreur électrique 2 pour commander sa mise en marche. Le moteur 1 est préférentiellement un moteur à combustion interne mais est susceptible d'être un moteur hybride. Le démarreur électrique 2 comprend un moteur électrique 3 associé à un noyau plongeur 4. Le moteur électrique 3 et le noyau plongeur 4 sont montés en parallèle l'un de l'autre. Le démarreur électrique 2 est en relation avec une source d'alimentation électrique 5, telle qu'une batterie du véhicule automobile ou analogue, par l'intermédiaire d'un réseau d'alimentation électrique 6. Le réseau d'alimentation électrique 6 est composé d'éléments électriques ou électroniques qui assurent une liaison électrique entre notamment la source d'alimentation électrique 5 et le démarreur électrique 2. [0020] Plus particulièrement, le réseau d'alimentation électrique 6 comprend une unité de contrôle 7 du démarreur électrique 2. L'unité de contrôle 7 est notamment apte à gérer la commande du démarrage du moteur 1. Le réseau d'alimentation électrique 6 comprend également un dispositif de limitation 8 d'une chute de tension aux bornes de la source d'alimentation électrique 5. Un tel dispositif de limitation 8 est prévu pour permettre une alimentation électrique d'accessoires du véhicule automobile à partir de la source d'alimentation électrique 5, y compris lors de la sollicitation de la source d'alimentation électrique 5 pour la mise en marche du démarreur électrique 2. A cet effet, le dispositif de limitation 8 comprend au moins un transistor à effet de champ 9, tel qu'un transistor de type MOSFET (d'après l'acronyme anglais « Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), qui est commandé par l'unité de contrôle 7. Le transistor à effet de champ 9 présente une impédance Z1 qui est variable tout en restant inférieure à une valeur maximale Z1 max. La valeur de Z1 max est celle que présente le transistor à effet de champ 9 lors d'un démarrage avec un courant pire cas pour garantir une tension donnée à la source d'alimentation électrique 5. La valeur de Z1 max est donc la valeur optimisée de Z1 pour répondre au besoin électrique aux bornes de la source d'alimentation électrique 5. [0021] Pour éviter un échauffement des éléments composant le réseau d'alimentation électrique 6, afin de pérenniser et fiabiliser ce dernier, la présente invention propose que le dispositif de limitation 8 comprenne une impédance Z2 qui est monté en parallèle du transistor à effet de champ 9. [0022] Ces dispositions sont telles que hors d'une phase de limitation de la chute de tension, le transistor à effet de champ 9 présente une impédance variable Z1 qui est faible, par exemple inférieure à 1 ohm, voire de l'ordre de 10-3 ohm. Il en découle que la quasi-totalité, voire la totalité, du courant électrique circule à l'intérieur du transistor à effet de champ 9. [0023] Ces dispositions sont aussi telles que lors d'une phase de limitation de la chute de tension, le transistor à effet de champ 9 présente une impédance variable Z1 qui est forte, par exemple supérieure à 10 ohm, voire de l'ordre de 25 ohm. Il en découle que le courant électrique est partagé de façon égale entre le transistor à effet de champ 9 et l'impédance Z2. Il en résulte finalement une minimisation de la puissance dissipée thermiquement par le transistor à effet de champ 9 ce qui évite un échauffement des composants du réseau d'alimentation électrique 6 et conforte une fiabilité et une pérennité de ce dernier. En effet, la puissance thermique P dissipée par effet Joule à l'intérieur du transistor à effet de champ 9 vérifie l'équation suivante [1] : P=Z*12 [1] [0024] En l'absence de l'impédance Z2, la puissance thermique P est définie de la manière suivante : P = Z1max* 12 [0025] En présence de l'impédance Z2 en parallèle du transistor à effet de champ 9, la puissance thermique P est définie de la manière suivante : P=2*Z1max* (1/2)2=(Z1max* 12)/2 [0026] lI en découle que la puissance thermique P dissipée en présence de l'impédance Z2 est de l'ordre de la moitié de la puissance thermique P dissipée en l'absence de l'impédance Z2. [0027] En effet, de manière préférentielle, l'impédance Z2 vérifie l'équation [2] suivante : Z2 = 2 x Z1 max [2] [0028] Ces dispositions sont telles qu'une impédance équivalente Zeq du dispositif de limitation 8 de la présente invention est égale à deux tiers de Z1 max. [0029] Le dispositif de limitation 8 comprend deux bornes électriques 8a,8b, dont une première borne électrique 8a qui est reliée à une borne positive 5a de la source d'alimentation électrique 5 et une deuxième borne 8b qui est reliée à un premier plot électrique 2a du démarreur électrique 2. Ce dernier comprend un deuxième plot électrique 2b qui est en relation avec l'unité de contrôle 7. Le moteur électrique 3 et le noyau plongeur 4 du démarreur électrique 2 sont montés en parallèle l'un de l'autre entre le premier plot électrique 2a et le deuxième plot électrique 2b du démarreur électrique 2. La source d'alimentation électrique 5 comporte une borne négative 5b qui est relié à une masse M du véhicule automobile. REVENDICATIONS1.- Dispositif de limitation (8) d'une chute de tension aux bornes d'une source d'alimentation électrique (5), la source d'alimentation électrique (5) étant en relation avec un démarreur électrique (2) d'un moteur (1) d'un véhicule automobile, le dispositif de limitation (8) comprenant au moins un transistor à effet de champ (9) qui comporte une impédance maximale Z1 max, caractérisé en ce que le dispositif de limitation (8) comprend une impédance Z2 montée en parallèle du transistor à effet de champ (9). 2.- Dispositif de limitation (8) d'une chute de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'impédance Z2 est de l'ordre de 1,8 fois l'impédance Z1 max à 2,2 fois l'impédance Z1 max. 3.- Dispositif de limitation (8) d'une chute de tension selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'impédance Z2 est égale à 2 fois l'impédance Z1 max. 4.- Dispositif de limitation (8) d'une chute de tension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de limitation (8) comporte une impédance équivalente Zeqmax qui est égale à deux tiers de Z1 max. 5.- Réseau d'alimentation électrique (6) reliant le démarreur électrique (2) et la source d'alimentation électrique (5), caractérisé en ce que le réseau d'alimentation électrique (6) comprend un dispositif de limitation (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6.- Véhicule automobile comprenant le réseau de bord (5) selon la revendication 5, le réseau d'alimentation électrique (6) reliant le démarreur électrique (2) du moteur (1) du véhicule automobile à la source d'alimentation électrique (5) du véhicule automobile.