Brevet FR3080338A1 — publié le 20191025

«CIRCUIT ELECTRIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN ALTERNO-DEMARREUR ET UN DISPOSITIF DE MAINTIEN DE TENSION» [0001] La présente invention concerne un circuit électrique d'alimentation d'un réseau de bord de véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel circuit électrique. [0002] Les véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique comportent un réseau de bord comprenant un générateur entraîné par ce moteur, qui recharge une batterie alimentant le réseau de bord. La tension du réseau de bord est généralement de 12V pour les véhicules de tourisme. Les moteurs thermiques reçoivent un démarreur électrique développant un couple élevé, permettant d'entraîner dans toutes les conditions ces moteurs pour les démarrer. [0003] Certains véhicules automobiles comportent une fonction d'arrêt et de démarrage automatique du moteur thermique, appelé « stop - start » en langue anglaise, utilisant le générateur travaillant en démarreur, qui lors d'un arrêt court du véhicule stoppe automatiquement ce moteur, puis le redémarre quand le conducteur demande une accélération du véhicule. [0004] On obtient notamment avec le générateur formant un alterno-démarreur relié au moteur thermique par une courroie, un démarrage rapide et silencieux de ce moteur dans des bonnes conditions de confort, qui peut se produire fréquemment afin de réduire la consommation d'énergie et les émissions de gaz polluants. [0005] Toutefois ces alterno-démarreurs consomment une puissance électrique élevée pour démarrer le moteur thermique, qui fait chuter fortement la tension de la batterie alimentant le réseau de bord à cause de sa résistance interne. La tension de 12V peut notamment chuter à environ 6V. [0006] Afin d'éviter une diminution trop forte de la tension du réseau de bord, pouvant causer des défaillances sur certains équipements, un circuit d'alimentation électrique connu, présenté notamment par le document FR-A1-2924536, comporte un dispositif de maintien de tension comprenant une capacité électrique chargée qui lors du démarrage du moteur thermique est mise automatiquement en série avec la batterie afin d'ajouter sa tension à celle de la batterie. 2 [0007] On obtient une tension augmentée à la fois pour l'alterno-démarreur et pour le réseau de bord. Toutefois certains équipements très sensibles à la chute de tension, par exemple certains types de phares du véhicule, peuvent quand même se trouver en défaillance à cause de la grande consommation électrique pendant le démarrage du 5 moteur thermique. On obtient dans ce cas suivant le type d'équipement défaillant des problèmes de confort et de sécurité. [0008] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet un circuit électrique d'alimentation d'un réseau de bord 10 d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique, ce circuit comprenant un alterno- démarreur entraîné par le moteur thermique, travaillant en génératrice et en motorisation, une batterie alimentant l'alterno-démarreur et le réseau de bord, et un dispositif de maintien de tension comprenant une capacité, ainsi qu'un système de commutation permettant de disposer cette capacité en série avec la batterie ou de shunter cette 15 capacité, ce circuit étant remarquable en ce que le dispositif de maintien de tension est disposé en série avec la batterie et le réseau de bord, et en ce que l'alterno-démarreur est directement relié aux bornes de cette batterie. [0010] Un avantage de ce circuit électrique est que pendant un fonctionnement en motorisation de l'alterno-démarreur pour démarrer le moteur thermique, prélevant 20 directement l'énergie électrique aux bornes de la batterie avec une baisse de tension de cette batterie, en commutant automatiquement le commutateur pour mettre en série la capacité avec la batterie et le réseau de bord, on augmente la tension disponible sur le réseau de bord. [0011] De plus l'alterno-démarreur ne prélève pas d'énergie sur la capacité, sa 25 consommation au démarrage du moteur thermique ne fait pas baisser la tension de cette capacité, qui est entièrement disponible pour s'additionner à celle de la batterie afin d'alimenter le réseau de bord. La tension du réseau de bord reste suffisamment élevée pour assurer un fonctionnement de tous ses équipements. [0012] Le circuit électrique suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs 30 des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, le dispositif de maintien de tension est disposé entre la borne négative de la batterie et la masse du véhicule. 3 [0014] Dans ce cas, avantageusement le dispositif de maintien de tension comporte un premier interrupteur disposé entre la capacité et la borne négative de la batterie, et un deuxième interrupteur disposé entre la masse du véhicule et cette borne négative. [0015] Avantageusement, les interrupteurs sont des interrupteurs électroniques 5 comprenant des transistors. [0016] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique entraînant un alterno-démarreur, remarquable en ce qu'il comporte un circuit électrique comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0017] L'invention a de plus pour objet un procédé de commande d'un circuit électrique 10 d'un véhicule comprenant la caractéristique précédente, remarquable en ce que lors du démarrage du moteur thermique avec l'alterno-démarreur il dispose la capacité en série entre la masse du véhicule et le pôle négatif de la batterie. [0018] Avantageusement, lors du démarrage du moteur thermique le procédé donne au réseau de bord une tension minimale à l'appel de courant de l'alterno-démarreur, qui est 15 supérieure ou égale à 7V. [0019] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels : 20 - les figures 1 et 2 sont des schémas d'un circuit électrique selon l'art antérieur, présenté respectivement pour un fonctionnement en génératrice et en motorisation de l'alterno-démarreur ; - la figure 3 est un schéma d'un circuit électrique selon l'invention ; et - les figures 4 et 5 sont des graphiques présentant en fonction du temps pour les 25 deux circuits présentés ci-dessus, lors d'un démarrage du moteur thermique, les tensions délivrées respectivement au réseau de bord et à l'alterno-démarreur. [0020] La figure 1 présente un circuit électrique comprenant une batterie 2 comportant des éléments électrochimiques de stockage d'énergie électrique, disposant d'un pôle négatif relié à un dispositif de maintien de tension 26 comprenant un système de 30 commutation 4 comportant un premier interrupteur 8 relié à une capacité 6 puis à la 4 masse du véhicule 18, et un deuxième interrupteur disposé en parallèle 10, relié directement à la masse du véhicule. [0021] La capacité 6 appelé aussi super-condensateur, dispose d'une puissance et d'une densité d'énergie élevées. 5 [0022] Le pôle positif de la batterie 2 est connecté d'une part par l'intermédiaire d'une boîte à fusibles 12, à un réseau de bord du véhicule 24 comprenant des consommateurs 14 reliés chacun ensuite à la masse du véhicule 18, et d'autre part à un alterno-démarreur 16 relié ensuite à la masse du véhicule. [0023] Avantageusement les interrupteurs 8, 10 sont des interrupteurs électroniques 10 comportant des transistors de puissance commandés par un faible courant. [0024] Le premier interrupteur 8 est ouvert en isolant la capacité 6, et le deuxième interrupteur 10 est fermé en mettant le pôle négatif de la batterie 2 directement à la masse du véhicule 18. On dispose le système de commutation 4 dans cet état lorsque le moteur thermique fonctionne, l'alterno-démarreur 16 chargeant la batterie 2 qui alimente 15 le réseau de bord avec une tension correspondant à celle de cette batterie. [0025] La figure 2 présente pour un démarrage du moteur thermique par l'alternodémarreur 16, une inversion de l'état des interrupteurs du système de commutation 4, comprenant une fermeture du premier interrupteur 8 et une ouverture du deuxième interrupteur 10 pour mettre en série la capacité 6 avec le pôle négatif de la batterie 2. 20 [0026] On obtient pendant ce démarrage du moteur thermique une tension délivrée à la fois au réseau de bord 24 et à l'alterno-démarreur 16 qui est augmentée par l'addition de de la tension de la capacité 6 à celle de la batterie 2. [0027] La figure 3 présente un circuit électrique similaire, comprenant l'alternodémarreur 16 relié directement aux deux bornes négative et positive de la batterie 2, afin 25 de lui appliquer uniquement cette tension. Le dispositif de maintien de tension 26 est comme précédemment disposé en série entre la borne négative de la batterie 2 et la masse 18. [0028] Pour le fonctionnement en générateur de l'alterno-démarreur 16, comme précédemment le premier interrupteur 8 est ouvert et le deuxième interrupteur 10 est 30 fermé, la tension de la batterie 2 s'applique directement au réseau de bord 24. 5 [0029] Lors du démarrage du moteur thermique on inverse les deux interrupteurs 8, 10 ce qui met comme précédemment la capacité 6 en série avec la batterie 2. Le réseau de bord 24 est alimenté par la tension de la batterie 2 augmentée de celle de la capacité 6. [0030] Toutefois l'alterno-démarreur 16 étant relié directement aux bornes de la batterie 5 2, ne prélève pas de courant dans la capacité 6 et ne fait pas baisser sa tension. La tension totale disponible pour le réseau de bord 24 est plus élevée. [0031] La figure 4 présente en fonction du temps t pour un démarrage du moteur thermique, exprimé en seconde, les tensions V du réseau de bord 24 exprimées en volts, comprenant une première courbe 20 pour un circuit électrique selon l'art antérieur 10 présenté figure 1 et 2, et une deuxième courbe 22 pour un circuit électrique selon l'invention présenté figure 3. [0032] Pour la première courbe de tension du réseau de bord 20 à l'instant tO on a une phase d'appel de courant de l'alterno-démarreur 16, consommant une intensité élevée qui fait chuter fortement cette tension du réseau de bord à la tension minimale V1 de 8,5V, à 15 cause des résistances propres de la batterie 2 et de la capacité 6. On a ensuite jusqu'à l'instant t1 une phase de passage de la première compression du moteur thermique nécessitant une intensité qui diminue en fonction de l'augmentation de la vitesse de ce moteur. La première courbe de tension du réseau de bord 20 remonte progressivement jusqu'à l'instant t1, pour se stabiliser à la tension finale V2 de 11,5V. 20 [0033] Pour la deuxième courbe de tension du réseau de bord 22 la capacité 6 délivre une tension supplémentaire uniquement au réseau de bord 24, qui s'ajoute à celle délivrée par la batterie 2, l'appel de courant génère à l'instant tO une chute de tension à la tension minimale V3 de 10,1V. La stabilisation se fait ensuite à l'instant t1 à la tension finale V4 de 12,1V. On obtient un gain de 1,6V pour la tension minimale V3 à l'appel de 25 courant, grâce à l'absence de fort courant prélevé sur la capacité 6, ce qui permet à certains équipements du réseau de bord de fonctionner correctement. On obtient aussi un gain de 0,6V pour la tension finale V4 de stabilisation. [0034] La figure 5 présente en fonction du temps t pour le même démarrage du moteur thermique les tensions V' de l'alterno-démarreur 16, comprenant une première courbe 30 30 pour le circuit électrique selon l'art antérieur et une deuxième courbe 32 pour le circuit électrique selon l'invention. 6 [0035] Pour la première courbe de tension de l'alterno-démarreur 30 à l'instant tO on a une phase d'appel de courant de cet alterno-démarreur 16, consommant une intensité élevée qui fait chuter la tension de l'alterno-démarreur à la tension minimale V'1 de 7V à cause des résistances propres de la batterie 2, de la capacité 6 et des câbles 5 d'alimentation de l'alterno-démarreur. On a ensuite jusqu'à l'instant t1 une phase de passage de la première compression du moteur thermique nécessitant une intensité qui diminue en fonction de l'augmentation de la vitesse de ce moteur. La première courbe de tension de l'alterno-démarreur 30 remonte progressivement jusqu'à l'instant t1, pour se stabiliser à la tension finale V'2 de 11,2V. 10 [0036] Pour la deuxième courbe de tension de l'alterno-démarreur 32, sans la capacité 6 l'appel de courant génère à l'instant tO une chute de tension plus importante à la tension minimale V'3 de 6,2V. La stabilisation se fait ensuite à l'instant t1 à la tension finale V'4 de 9,2V. On obtient une diminution de 0,8V pour la tension minimale V'3 à l'appel de courant, ce qui permet à l'alterno-démarreur 16 de fonctionner encore dans cet exemple. 15 [0037] Le circuit électrique selon l'invention permet dans certains cas de fonctionnement de continuer à alimenter différents consommateurs 14 du réseau de bord 24 avec une tension minimum V3 qui est remontée par la capacité 6 mise en série avec la batterie 2. L'alterno-démarreur 16 ne prélevant pas de courant sur cette capacité 6 lors de son fonctionnement en démarreur, REVENDICATIONS1. Circuit électrique d'alimentation d'un réseau de bord (24) d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique, ce circuit comprenant un alterno-démarreur (16) entraîné par le moteur thermique, travaillant en génératrice et en motorisation, une batterie (2) alimentant l'alterno-démarreur (16) et le réseau de bord (24), et un dispositif de maintien de tension (26) comprenant une capacité (6), ainsi qu'un système de commutation permettant de disposer cette capacité (6) en série avec la batterie (2) ou de shunter cette capacité, caractérisé en ce que le dispositif de maintien de tension (26) est disposé en série avec la batterie (2) et le réseau de bord (24), et en ce que l'alterno-démarreur (16) est directement relié aux bornes de cette batterie. 2. Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de maintien de tension (26) est disposé entre la borne négative de la batterie (2) et la masse du véhicule (18). 3. Circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de maintien de tension (26) comporte un premier interrupteur (8) disposé entre la capacité (6) et la borne négative de la batterie (2), et un deuxième interrupteur (10) disposé entre la masse du véhicule (18) et cette borne négative. 4. Circuit électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les interrupteurs (8, 10) sont des interrupteurs électroniques comprenant des transistors. 5. Véhicule automobile équipé d'un moteur thermique entraînant un alterno-démarreur (16), caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Procédé de commande d'un circuit électrique d'un véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que lors du démarrage du moteur thermique avec l'alterno-démarreur (16) il dispose la capacité (6) en série entre la masse du véhicule (18) et le pôle négatif de la batterie (2). 7. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors du démarrage du moteur thermique il donne au réseau de bord (24) une tension minimale (V'1) à l'appel de courant de l'alterno-démarreur (16), qui est supérieure ou égale à 7V.