Brevet FR3074857A1 — publié le 20190614

DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE À INDUCTEUR BOBINÉ MUNI D'UN CONTACTEUR ÉLECTROMAGNÉTIQUE À TROIS BORNES RÉALISANT UNE FONCTION DE LIMITEUR DE COURANT L'invention porte sur un démarreur de moteur thermique à inducteur bobiné muni d'un contacteur électromagnétique à trois bornes réalisant une fonction de limiteur de courant. De manière générale, l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des démarreurs pour moteur thermique de véhicules automobiles. Un démarreur comprend, de façon connue en soi, un moteur électrique monté entre une borne d'alimentation de la batterie du véhicule et la masse. Un contacteur commande l'alimentation du moteur électrique et a également une fonction d'actionneur pour déplacer un levier de commande agissant sur un lanceur muni d'un pignon pour le faire passer d'une position repos à une position engagée entre les dents d'une couronne de démarrage du moteur thermique. A cet effet, le contacteur comporte une première borne reliée à la borne d'alimentation de la batterie et une deuxième borne reliée au moteur électrique, ainsi qu'une plaquette de contact. Le contacteur comprend également une bobine d'appel et une bobine de maintien associées à un noyau mobile agissant sur une tige d'actionnement sur laquelle est montée la plaquette de contact. Lorsque les bobines sont alimentées, la plaquette de contact est déplacée par le noyau mobile d'une position ouverte dans laquelle la plaquette de contact est à distance des bornes vers une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact relie électriquement entre elles les bornes du contacteur pour connecter électriquement le moteur à la borne d'alimentation de la batterie. En outre, le déplacement du noyau mobile engendre le déplacement du levier de commande pour faire passer le pignon de la position repos à la position engagée. La présente invention vise à proposer une architecture compacte permettant de limiter le pic de courant observable au démarrage du moteur électrique. 2 A cet effet, l'invention a pour objet un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: - un moteur électrique comportant un inducteur ayant des bobines, - un contacteur électromagnétique comportant: 5 - une première borne reliée électriquement à une batterie, - une deuxième borne reliée électriquement à une première partie des bobines de l'inducteur, - une troisième borne reliée électriquement à un noeud entre une bobine du contacteur électromagnétique et une seconde partie des bobines 10 de l'inducteur, - une plaquette de contact apte à prendre sélectivement: - une première position active dans laquelle la plaquette de contact établit un contact entre la première borne et la deuxième borne pour alimenter le moteur électrique uniquement via la première partie des bobines 15 de l'inducteur, et - une deuxième position active dans laquelle la plaquette de contact établit un contact entre la première borne, la deuxième borne, et la troisième borne pour alimenter le moteur électrique via la première partie et la seconde partie des bobines de l'inducteur. 20 L'invention permet ainsi de réaliser la fonction de limiteur de courant en utilisant une configuration de contacteur électromagnétique compacte, simple à intégrer, et à faible coût. Selon une réalisation, le contacteur électromagnétique comporte un micro-solénoïde configuré pour empêcher le contact entre la plaquette de contact 25 et la troisième borne, lorsque la plaquette de contact se trouve dans la première position active. Selon une réalisation, le micro-solénoïde comporte une tige mobile entre - une position de blocage dans laquelle la tige maintient à distance la plaquette de contact par rapport à la troisième borne, et 30 - une position rétractée dans laquelle la plaquette de contact est en contact avec la troisième borne. Selon une réalisation, le micro-solénoïde comprend une bobine apte à maintenir la tige en position de blocage lorsque ladite bobine est alimentée. 3 Selon une réalisation, la tige du micro-solénoïde est attachée à la plaquette de contact, et en ce que la plaquette de contact est apte à déplacer la tige de la position rétractée à la position de blocage lorsque ledit démarreur n'est plus alimenté. 5 Selon une réalisation, ledit démarreur comporte un relai, dit de pré- engagement, apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique. Selon une réalisation, le relai de pré-engagement est apte à autoriser l'alimentation du moteur électrique après qu'un pignon du démarreur soit 10 engagé dans une couronne de démarrage de moteur thermique. Selon une réalisation, le relai de pré-engagement est commandé de manière à alimenter le moteur électrique avant la fin d'une temporisation de commande du micro-solénoïde. Selon une réalisation, le relai de pré-engagement est commandé par une 15 temporisation ayant une durée inférieure à celle de la temporisation de commande du micro-solénoïde. Cela permet de s'assurer que le courant et donc la tension du démarreur sera limitée en établissant le circuit d'alimentation via une partie seulement des bobines de l'inducteur lors de l'appel en courant du moteur électrique. 20 Selon une réalisation, le micro-solénoïde est apte à être commandé par une thermistance de façon à sélectionner la position active de la plaquette de contact en fonction d'une température du moteur électrique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à 25 titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure la est une représentation schématique d'un démarreur selon la présente invention comportant un contacteur électromagnétique à trois bornes ayant une plaquette de contact montrée en position repos; 4 La figure lb est une représentation schématique d'un démarreur selon l'invention montrant la plaquette de contact dans une première position active autorisant le passage du courant à travers un demi-inducteur du démarreur; La figure 1 c est une représentation schématique d'un démarreur selon 5 l'invention montrant la plaquette de contact dans une deuxième position active autorisant le passage du courant à travers l'ensemble de l'inducteur du démarreur; La figure 2 est une vue de dessus d'un exemple d'implantation des trois bornes du contacteur selon l'invention et du micro-solénoïde associé. 10 La figure 3 est une représentation schématique illustrant un deuxième mode de réalisation du démarreur selon la présente invention embarquant un relai de pré-engagement; La figure 4 est une représentation schématique illustrant un troisième mode de réalisation du démarreur selon la présente invention comportant une 15 thermistance commandant le micro-solénoïde. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure la montre un démarreur 10 comprenant un moteur électrique M muni d'un inducteur Ind ayant des bobines Wind. Un contacteur EC 20 commande l'alimentation du moteur électrique M par le déplacement d'une plaquette de contact P permettant d'établir une connexion électrique entre la borne positive de la batterie Batt et le moteur électrique M. Une bobine d'appel Wapp et une bobine de maintien Wmnt permettent, en agissant sur un noyau mobile NM, d'assurer le déplacement et le maintien de 25 la plaquette de contact P dans une de ses positions actives, comme cela est décrit plus en détails ci-après. Le contacteur EC a également une fonction d'actionneur pour déplacer un levier de commande (non représenté) agissant sur un lanceur muni d'un pignon pour faire passer ledit pignon d'une position repos à une position 30 engagée entre les dents d'une couronne de démarrage du moteur thermique. 5 Plus précisément, le contacteur EC comporte une première borne B1 reliée électriquement à la batterie Batt. Le contacteur EC comporte une deuxième borne B2 reliée électriquement à une première partie P1 des bobines Wind de l'inducteur Ind, ainsi qu'une troisième borne B3 reliée électriquement à un 5 noeud entre une seconde partie P2 des bobines de l'inducteur Ind, et une extrémité de la bobine d'appel Wapp, laquelle est reliée à la bobine de maintien Wmnt connectée à la masse par une de ses extrémités. L'extrémité commune des deux bobines Wapp, Wmnt est reliée électriquement à la batterie Batt par l'intermédiaire d'un contact de 10 démarrage Cl du véhicule automobile activé par exemple par l'utilisateur via une clef de contact ou une carte électronique. La plaquette de contact P est apte à prendre sélectivement une position de repos dans laquelle la plaquette de contact P est à distance des trois bornes Bi, B2, B3 tel que montré sur la figure la, une première position active dans 15 laquelle la plaquette de contact P établit un contact entre la première borne B1 et la deuxième borne B2 pour alimenter le moteur électrique M uniquement via la première partie P1 des bobines Wind de l'inducteur Ind tel que montré sur la figure lb, et une deuxième position active dans laquelle la plaquette de contact P établit un contact entre la première borne Bi, la 20 deuxième borne B2, et la troisième borne B3 pour alimenter le moteur électrique M via la première partie P1 et la seconde partie P2 des bobines Wind de l'inducteur Ind tel que montré sur la figure lc. Dans l'exemple de réalisation des figures la à 1 c, les parties Pi, P2 correspondent chacune à un demi-inducteur Ind. En effet, chaque partie Pi, 25 P2 comporte deux bobines Wind branchées électriquement en série. Les deux parties P1 et P2 sont branchées électriquement en parallèle. En variante, dans le mode de réalisation de la figure 4, chaque partie Pi, P2 comporte un ensemble de quatre bobines formé chacun de deux sous-ensembles de deux bobines branchés électriquement en parallèle. 30 De préférence, comme on peut le voir sur la figure 2, les trois bornes Bi, B2, B3 sont coplanaires. En outre, un micro-solénoïde S implanté au niveau de la troisième borne B3 comporte une tige T mobile entre une position de blocage dans laquelle la tige T fait saillie par rapport au plan dans lequel s'étendent 6 les bornes Bi, B2, B3 pour maintenir à distance la plaquette de contact P par rapport à la troisième borne B3, et une position rétractée dans laquelle la tige T est rentrée de manière à se situer au même niveau ou à un niveau inférieur à celui du plan des trois bornes Bi, B2, B3, de sorte que la plaquette P peut 5 venir en contact avec la troisième borne B3. A cet effet, le micro-solénoïde S comprend une bobine W dont l'alimentation est commandée par une temporisation Ti. En variante, l'alimentation de la bobine W est commandée directement par le calculateur moteur Calc. Lorsque la bobine W du micro-solénoïde S est alimentée, elle maintient la 10 tige T en position de blocage et lorsque l'alimentation de la bobine W est coupée, la tige T peut passer en position rétractée. La plaquette de contact P associée aux bornes Bi, B2, B3 pourra présenter une forme ronde, en étoile, triangulaire, ou toute autre forme adaptée à l'application. 15 Lors d'une phase de fonctionnement du démarreur 10, la fermeture du contact de démarrage Cl commande l'excitation des bobines Wapp et Wmnt, ce qui provoque un déplacement de la plaquette de contact P en direction des bornes Bi, B2, B3. La bobine W du micro-solénoïde S étant alimentée, la tige T se trouve en position de blocage empêchant ainsi le 20 contact entre la plaquette de contact P et la troisième borne B3. La plaquette de contact P se trouve alors dans la première position active et autorise l'alimentation du moteur électrique M uniquement via la première partie P1 des bobines Wind de l'inducteur Ind (cf. courant I sur la figure 1 b). On maximise ainsi la résistance de l'inducteur Ind, ce qui permet de limiter le pic 25 de courant du démarreur 10 lors de l'appel en courant du moteur M. Une fois le pic de courant passé à la fin de la temporisation Ti, la tige T du micro-solénoïde S passe en position rétractée et autorise alors le contact entre la plaquette P et la troisième borne B3, tel que montré sur la figure 1 c. La plaquette P se trouve alors dans la deuxième position active en sorte que 30 le moteur électrique M est alimenté via la première partie P1 et la seconde partie P2 des bobines Wind de l'inducteur Ind (cf. courant I sur la figure 1c). On divise ainsi la résistance de l'inducteur Ind par deux, ce qui a pour effet d'augmenter le courant circulant dans le moteur électrique M. En outre, les 7 deux extrémités de la bobine Wapp se retrouvent à un potentiel proche du potentiel positif de la batterie Batt, de sorte que la bobine d'appel Wapp ne consomme quasiment plus de courant. De préférence, la tige T du micro-solénoïde S est attachée à la plaquette de 5 contact P. Ainsi, la plaquette de contact P assure un déplacement la tige T de la position rétractée à la position de blocage lorsque le démarreur 10 n'est plus alimenté et que l'ensemble noyau mobile NM - plaquette de contact P est déplacé vers sa position de repos par des ressorts de rappel. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le contacteur EC comporte un 10 relai Rel, dit de pré-engagement, apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique M. Le relai de pré-engagement Rel est relié électriquement entre la borne positive B+ de la batterie Batt et la première borne Bi. Le relai de pré-engagement Rel est commandé par le calculateur moteur 15 Calc de manière à alimenter le moteur électrique M avant la fin de la temporisation de commande Ti du micro-solénoïde S. Le relai de pré-engagement Rel est commandé par une temporisation T2 ayant une durée inférieure à celle de la temporisation de commande Ti du micro-solénoïde S. Lors d'une phase de fonctionnement du démarreur 10, la fermeture du 20 contact de démarrage Cl commande l'excitation des bobines Wapp et Wmnt, ce qui provoque un déplacement de la plaquette de contact P en direction des bornes Bi, B2, B3 et également un déplacement du pignon de la position repos vers la position engagée. Au cours de ce déplacement, le relai de pré-engagement Rel étant ouvert, il empêche l'alimentation du 25 moteur électrique M. Le micro-solénoïde S étant alimenté, la tige T se trouve en position de blocage de sorte que la plaquette de contact P se place dans la première position active. Puis, lorsque le pignon du démarreur 10 passe en position engagée à la fin de la temporisation T2, le calculateur Calc commande la fermeture du relai 30 Rel, ce qui engendre l'alimentation du moteur électrique M uniquement via la première partie P1 des bobines Wind de l'inducteur Ind. On limite ainsi le pic 8 de courant du démarreur 10 lors de l'appel en courant du moteur M en maximisant la résistance de l'inducteur Ind. Une fois le pic de courant passé à la fin de la temporisation Ti, l'alimentation de la bobine W du micro-solénoïde S est coupée, de telle façon que la tige T 5 du micro-solénoïde S passe en position rétractée et autorise alors le contact entre la plaquette P et la troisième borne B3. La plaquette P se trouve alors dans la deuxième position active, en sorte que le moteur électrique M est alimenté via la première partie P1 et la seconde partie P2 des bobines Wind de l'inducteur Ind. On divise ainsi la résistance de l'inducteur Ind par deux, ce 10 qui a pour effet d'augmenter le courant I circulant dans le moteur M. Lorsque le démarreur 10 n'est plus alimenté et que l'ensemble plaquette de contact P - noyau mobile NM est déplacé vers sa position de repos, la plaquette de contact P solidaire de la tige T du micro-solénoïde S assure un déplacement de cette dernière de la position rétractée à la position de 15 blocage. Dans un exemple de réalisation, la temporisation Ti est de l'ordre de 40ms tandis que la temporisation T2 est de l'ordre de 20ms. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le micro-solénoïde S est commandé par une thermistance Th de façon à sélectionner la position 20 active de la plaquette de contact P en fonction de la température du moteur électrique. Ainsi, dans le cas d'un démarrage à froid, la thermistance Th bloque l'alimentation du micro-solénoïde S, en sorte que la plaquette de contact P passe directement dans la deuxième position active pour minimiser la résistance de l'inducteur Ind et donc maximiser le couple du moteur M. En 25 revanche, dans le cas d'un démarrage à chaud, la thermistance Th autorise l'alimentation du micro-solénoïde S, en sorte que la plaquette de contact P se trouve dans la première position active pour augmenter la résistance de l'inducteur Ind et donc maximiser la vitesse du moteur M. Dans une variante de réalisation, le micro-solénoïde S pourra comporter une 30 première bobine qui, lorsqu'elle est alimentée, maintient la tige en position de blocage ainsi qu'une deuxième bobine enroulée en sens inverse par rapport 9 à la première bobine de manière à réduire la force magnétique générée par la première bobine pour permettre à la tige T de passer en position rétractée, lorsque la deuxième bobine est alimentée. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 5 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Démarreur (10) pour moteur thermique de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend: - un moteur électrique (M) comportant un inducteur (Ind) ayant des bobines (Wind), - un contacteur électromagnétique (EC) comportant: - une première borne (B1) reliée électriquement à une batterie (Batt), - une deuxième borne (B2) reliée électriquement à une première partie (P1) des bobines (Wind) de l'inducteur (Ind), - une troisième borne (B3) reliée électriquement à un noeud entre une bobine (Wapp) du contacteur électromagnétique (EC) et une seconde partie (P2) des bobines de l'inducteur (Ind), - une plaquette de contact (P) apte à prendre sélectivement: - une première position active dans laquelle la plaquette de contact (P) établit un contact entre la première borne (B1) et la deuxième borne (B2) pour alimenter le moteur électrique (M) uniquement via la première partie (P1) des bobines (Wind) de l'inducteur (Ind), et - une deuxième position active dans laquelle la plaquette de contact (P) établit un contact entre la première borne (B1), la deuxième borne (B2), et la troisième borne (B3) pour alimenter le moteur électrique (M) via la première partie (P1) et la seconde partie (P2) des bobines (Wind) de l'inducteur (Ind). 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contacteur électromagnétique (EC) comporte un micro-solénoïde (S) configuré pour empêcher le contact entre la plaquette de contact (P) et la troisième borne (B3), lorsque la plaquette de contact (P) se trouve dans la première position active. 3. Démarreur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le micro- solénoïde (S) comporte une tige (T) mobile entre - une position de blocage dans laquelle la tige (T) maintient à distance la plaquette de contact (P) par rapport à la troisième borne (B3), et - une position rétractée dans laquelle la plaquette de contact (P) est 11 en contact avec la troisième borne (B3). 4. Démarreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le micro-solénoïde (S) comprend une bobine (W) apte à maintenir la tige (T) en position de blocage lorsque ladite bobine (W) est alimentée. 5 5. Démarreur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la tige (T) du micro-solénoïde (S) est attachée à la plaquette de contact (P), et en ce que la plaquette de contact (P) est apte à déplacer la tige (T) de la position rétractée à la position de blocage lorsque ledit démarreur (10) n'est plus alimenté. 10 6. Démarreur selon l'une quelconque de revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un relai (Rel), dit de pré-engagement, apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique (M). 7. Démarreur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel) est apte à autoriser l'alimentation du moteur 15 électrique (M) après qu'un pignon du démarreur soit engagé dans une couronne de démarrage de moteur thermique. 8. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel) est commandé de manière à alimenter le moteur électrique (M) avant la fin d'une temporisation de commande (Ti) du micro- 20 solénoïde (S). 9. Démarreur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel) est commandé par une temporisation (T2) ayant une durée inférieure à celle de la temporisation de commande (Ti) du micro-solénoïde (S). 25 10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le micro-solénoïde (S) est apte à être commandé par une thermistance (Th) de façon à sélectionner la position active de la plaquette de contact (P) en fonction d'une température du moteur électrique.