Brevet FR3096842A1 — publié le 20201204

Description Titre de l'invention : CIRCUIT ELECTRIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN ALTERNO-DEMARREUR ET UN DISPOSITIF DE MAINTIEN DE TENSION CENTRALISE Domaine technique de l'invention 100011 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. La présente invention a aussi pour objet un procédé de commande d'un tel circuit électrique. Art antérieur [0002] Les véhicules automobiles équipés d'un moteur thermique comportent un réseau de bord comprenant un générateur entraîné par le moteur thermique, qui recharge une batterie alimentant le réseau de bord. La tension du réseau de bord est généralement de 12V pour les véhicules de tourisme. Le moteur thermique reçoit un démarreur électrique développant un couple élevé, permettant d'entraîner dans toutes les conditions ce moteur thermique pour le démarrer. [0003] Certains véhicules automobiles comportent une fonction d'arrêt et de démarrage au- tomatique du moteur thermique, couramment appelé « stop and start » en langue anglaise, utilisant le générateur travaillant en démarreur, qui lors d'un arrêt court du véhicule automobile stoppe automatiquement le moteur thermique, puis le redémarre quand un conducteur du véhicule automobile demande une accélération du véhicule automobile. [0004] On obtient notamment avec le générateur formant un alterno-démarreur relié au moteur thermique par une courroie, un démarrage rapide et silencieux du moteur thermique dans de bonnes conditions de confort, qui peut se produire fréquemment afin de réduire une consommation d'énergie et des 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 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, décrit notamment par le document de brevet FR-A1-2924536, comporte un dispositif de maintien de tension centralisé comprenant un bloc de capacités chargées qui, lors du démarrage du moteur thermique, est mis automatiquement en série avec la batterie afin d'ajouter sa tension à celle de la batterie. 2 [0007] Dans sa généralité, le document de brevet P'R-A1-2924536 décrit un circuit électrique comprenant la batterie disposant d'un pôle négatif relié au dispositif de maintien en tension centralisé. Ce dernier comprend un système de commutation comportant un premier interrupteur relié directement à la masse du véhicule automobile et un deuxième interrupteur, disposé en parallèle, relié au bloc de capacités, puis à la niasse du véhicule automobile. Le premier interrupteur et le deuxième interrupteur peuvent par exemple être réalisés à l'aide de transistors. Le bloc de capacités est par exemple composé d'ultra-capacités. Le bloc de capacités présente notamment une tension comprise entre 0 V et 5 V. [0008] Le pôle positif de la batterie est connecté d'une part, par l'intermédiaire d'une boite à fusibles, au réseau de bord du véhicule automobile comprenant des appareils électriques reliés chacun ensuite à la masse du véhicule automobile, et d'autre part à r alterno-demarreur relié ensuite à la masse du véhicule automobile. L'alterno-démarreur est par exemple une machine réversible pouvant fonctionner en mode générateur électrique (alternateur) ou en mode démarreur. [0009] Par défaut, le premier interrupteur est toujours fermé et le deuxième interrupteur est toujours ouvert. [0010] Lorsque le véhicule automobile est arrêté, par exemple à un feu rouge, le moteur thermique est arrêté. La seule source d'énergie électrique est la batterie pour alimenter le réseau de bord et les appareils électriques. [0011] Lorsque le moteur thermique doit redémarrer, le premier interrupteur s'ouvre et le deuxième interrupteur se ferme. Ainsi la batterie se retrouve en série avec le bloc de capacités, ce qui procure une source d'énergie augmentée de celle du bloc de capacités. Cette source d'énergie alimente l'intégralité du réseau de bord tout en alimentant le démarreur lors du redémarrage du moteur thermique. On obtient ainsi une tension boostée aux bornes du démarreur ce qui améliore sa performance de redémarrage du moteur thermique et également une tension boostée vue par le réseau de bord ce qui permet de garantir des performances dégradées mais néanmoins acceptables de certains appareils électriques du réseau de bord. [0012] Le fait que la masse du démarreur soit connectée à la masse du véhicule automobile induit une tension globale du stockeur d'énergie électrique, formé par la batterie et le bloc de capacités, qui est mise à disposition de l'ensemble du véhicule automobile lors de la phase de redémarrage du moteur thermique. Le bloc de capacités utilisé est en mode commun et est ainsi sollicité par tout le véhicule automobile, c'est-à-dire le démarreur et le réseau de bord, lors de la phase de redémarrage du moteur thermique. [0013] 11 en résulte que la tension résultante vue par le réseau de bord ne permet pas de garantir le fonctionnement de tous les appareils électriques, tels que les feux d'éclairage avant qui requièrent une tension bien définie afin qu'il ne se produise pas 3 de baisse de luminosité perceptible par un utilisateur du véhicule automobile lors du redémarrage du moteur thermique. [0014] Le but de la présente invention est dc proposer un circuit électrique qui répond aux problèmes susvisés. Résumé de l'invention [0015] La présente invention vient améliorer la situation, en proposant un circuit électrique d'alimentation d'un réseau de bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique. Le circuit électrique comprend un alterno-démarreur entrainé 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 en tension centralisé comprenant un bloc de capacités ainsi qu'un système dc commutation permettant de disposer le bloc de capacités en série avec la batterie ou de shunter le bloc de capacités. Le système de commutation comporte un premier interrupteur et un deuxième interrupteur. [0016] Selon la présente invention, le premier interrupteur est disposé en parallèle du deuxième interrupteur et du bloc de capacités, le dispositif de maintien en tension centralisé étant interposé entre un pôle négatif de la batterie et l'alterno-démarreur. [0017] Lc circuit électrique comprend avantageusement l'une quelconque au moins des ca- ractéristiques techniques suivantes, prises seules ou en combinaison : [0018] - l'alterno-démarreur est relié à un pôle positif de la batterie, [0019] - le pôle négatif de batterie est relié à une niasse du véhicule automobile, [0020] - les interrupteurs sont des interrupteurs électroniques comprenant des transistors, [0021] La présente invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique entraînant un alterno-démarreur, le véhicule automobile étant équipé d'un tel circuit électrique. [0022] La présente invention a aussi pour objet un procédé de commande d'un tel circuit électrique équipant le véhicule automobile, dans lequel, lors du démarrage du moteur thermique, le premier interrupteur est ouvert et le deuxième interrupteur est fermé et dans lequel, lors d'un fonctionnement en générateur de l'alterno-démarreur, le premier interrupteur est fermé et le deuxième interrupteur est ouvert. Brève description des figures 100231 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui suit, rédigée au regard des dessins annexés, dans lesquels : 100241 I fie.' I - la figure I représente un schéma d'un circuit électrique selon la présente invention, 100251 I fig.21 - la figure 2 représente le circuit électrique illustré sur la figure 1 dont un alterno-démarreur est configuré en un fonctionnement en générateur, 100261 Ifig.31 - la figure 3 représente le circuit électrique illustré sur la figure 1 dont un alterno-démarreur est configuré en un fonctionnement en démarreur, [0027] [fig.4] - la figure 4 est un graphique présentant en fonction du temps une tension délivrée à l'alterno-démarreur selon l'art antérieur et selon la présente invention, [0028] [fig.5] - la figure 5 est une vue de détail de la figure 4, [0029] [fig.6] - la figure 6 est un graphique présentant en fonction du temps une tension délivrée au réseau de bord selon l'art antérieur et selon la présente invention, Description détaillée de l'invention [0030] La figure 1 représente un circuit électrique 1 comprenant une batterie 2 comportant des éléments électrochimiques de stockage d'énergie électrique. La batterie 2 comporte un pôle négatif relié une masse 6 du véhicule automobile et à un dispositif de maintien en tension centralisé 3. Lc dispositif de maintien en tension centralisé 3 comprend un système de commutation 4 comportant un premier interrupteur 11 relié directement au pôle négatif de la batterie 2 et un deuxième interrupteur 12, disposé en parallèle du premier interrupteur 11, relié directement au pôle négatif de la batterie de la batterie 2. [0031] Les interrupteurs 11, 12 sont par exemple des interrupteurs électroniques comportant des transistors de puissance commandés par un faible courant. [0032] Lc deuxième interrupteur 12 est également relié à un bloc de capacités 5. Le bloc de capacités 5 appelé aussi super-condenseur, dispose d'une puissance et d'une densité d'énergie élevées. [0033] Lc pôle positif de la batterie 2 est connecté, d'une part par l'intermédiaire d'une boite à fusibles 7 à un réseau de bord 8 du véhicule automobile comprenant des appareils électriques 9 reliés chacun ensuite à la masse 6 du véhicule automobile, et d'autre part à un alterno-démarreur 13. [0034] Lc pôle négatif de la batterie 2 est relié d'une part à la masse 6 du véhicule au- tomobile et d'autre part à l'alterne-démarreur 13 par l'intermédiaire du dispositif de maintien en tension centralisé 3 et du bloc de capacités 5, le dispositif de maintien en tension centralisé 3 et le bloc de capacités 5 étant en parallèle l'un de l'autre. [0035] L'alterno-démarreur 13 est câblé en série avec le dispositif de maintien en tension centralisé 3, cc qui induit que le bloc de capacités 5 n'est pas utilisé pour booster la tension du réseau de bord 8 lors du redémarrage du moteur thermique et que le bloc de capacités 5 est utilisé pour booster la tension de l'altemo-démarreur 13. [0036] Par défaut et tel que représenté sur la figure 2, qui illustre un fonctionnement en gé- nérateur de Paltemo-démarreur 13, le premier interrupteur 11 est fermé et le deuxième interrupteur 12 est ouvert. Lorsque le véhicule automobile est arrêté, par exemple à un feu rouge, le moteur thermique est crêté. La seule source d'énergie électrique est celle délivrée par la batterie 2 pour alimenter le réseau de bord 8 et les appareils électriques 9. [0037] Lorsque le moteur thermique doit redémarrer, et tel que représenté sur la figure 2, qui illustre un fonctionnement en démarreur de l'alterno-démarreur 13, le premier interrupteur 11 s'ouvre et le deuxième interrupteur 12 se ferme. Ainsi, la batterie 2 se retrouve en série avec le bloc de capacités 6, ce qui procure à l'alterne-démarreur 13 une source d'énergie augmentée de celle du bloc de capacités 6. On obtient ainsi une tension hoostée aux bornes de l'alterno-démarreur 13 ce qui améliore sa performance de redémarrage du moteur thermique. Ainsi également, la tension délivrée au réseau de bord 8 est celle de la batterie 2. En acceptant d'améliorer la tension vue par r alterno-demarreur 13, on accepte une dégradation de la tension vue par le réseau de bord 8. Ce compromis peut être accepté car les appareils électriques 9 peuvent être compatibles avec une tension basse lors du redémarrage du moteur thermique. [0038] Les figures 4 et 5 présentent en fonction du temps t pour un démarrage du moteur thermique, exprimé en seconde, les tensions V1, V2 vues par r alterno-demarreur 13 respectivement selon l'art antérieur et selon la présente invention. [0039] On note que, durant une phase d'appel de courant de l'alterne-démarreur 13, et notamment pour t = 0,72 s, la tension V2 est de 0,3 V supérieure à la tension V1, en s'établissant à 9,3 V pour la présente invention au lieu de 9 V pour l'art antérieur. [0040] On note également que, durant une phase de compression du moteur thermique, et notamment pour t> 0,9 s, la tension V2 est de 1,5 V supérieure à la tension V1, en s'établissant à 15,1 V pour la présente invention au lieu de 13,6 V pour l'art antérieur. [0041] 11 en résulte que le circuit de la présente invention permet de réaliser de manière sa- tisfaisante un boost de l'alterno-démarreur 13. [0042] La figure 6 présente en fonction du temps t pour un démarrage du moteur thermique, exprimé en seconde, les tensions V3, V4 vues par le réseau de bord 8 respectivement selon l'art antérieur et selon la présente invention. [0043] On note que, durant la phase d'appel de courant de l'alterno-démarreur 13, et notamment pour t = 0,72 s, la tension V4 est de 2,9 V inférieure à la tension V3, en s'établissant à 8,3 V pour la présente invention au lieu de 11,2 V pour l'art antérieur. [0044] On note également que, durant la phase de compression du moteur thermique, et notamment pour t > 0,9 s, la tension V4 est de 2,2 V inférieure à la tension V3, en s'établissant à 11,9 V pour la présente invention au lieu de 14,1 V pour l'art antérieur. [0045] Cette dégradation est néanmoins acceptable pour une mise en oeuvre satisfaisante des appareils électriques 9 du réseau de bord 8. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Circuit électrique (1) d'alimentation d'un réseau de bord (8) d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique, le circuit électrique (1) comprenant un alterno-démarreur (13) entrainé par le moteur thermique, travaillant en génératrice et en motorisation, une batterie (2) alimentant l'alterno-démarreur (13) et le réseau de bord (8), et un dispositif de maintien en tension centralisé (3) comprenant un bloc de capacités (5), ainsi qu'un système de commutation (4) permettant de disposer le bloc de capacités (5) en série avec la batterie (2) ou de shunter le bloc de capacités (5), le système de commutation (4) comportant un premier interrupteur (11) et un deuxième interrupteur (12), caractérisé en ce que le premier interrupteur (11) est disposé en parallèle du deuxième interrupteur (12) et du bloc de capacités (5), le dispositif de maintien en tension centralisé (3) étant interposé entre un pôle négatif de la batterie (2) et l'altemo-démarreur (13). [Revendication 2] Circuit électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'altemo-démarreur (13) est relié à un pôle positif de la batterie (2). [Revendication 3] Circuit électrique (1) selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le pôle négatif de batterie (2) est relié à une masse (6) du véhicule automobile. [Revendication 4] Circuit électrique (1) selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les interrupteurs (11, 12) sont des inter- rupteurs électroniques comprenant des transistors. [Revendication 5] Véhicule automobile équipé d'un moteur thermique entraînant un altemo-démarreur, caractérisé en ce que le véhicule automobile est équipé d'un circuit électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes. [Revendication 6] Procédé de commande d'un circuit électrique (1) équipant le véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors du démarrage du moteur thermique, le premier interrupteur (11) est ouvert et le deuxième interrupteur (12) est fermé. [Revendication 7] Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lors d'un fonctionnement en générateur de l'alterno-démarreur (13), le premier interrupteur (11) est fermé et le deuxième interrupteur (12) est ouvert.