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Abstract
Description
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Système de démarrage Domaine technique de l'invention L'invention concerne un système de démarrage comportant un démarreur constitué par un moteur électrique et un contacteur destinés à être alimentés par une batterie pour permettre le démarrage d'un véhicule. Starting system Technical field of the invention The invention relates to a starting system comprising a starter constituted by an electric motor and a contactor intended to be powered by a battery to allow the starting of a vehicle.
État de la technique Comme représenté à la figure 1, un démarreur selon l'art antérieur comporte un moteur électrique 1 mis en route par l'intermédiaire d'un contacteur 2. Une batterie 3 fournit l'énergie électrique nécessaire au démarrage. Elle est connectée au moteur 1 par un câble de puissance 4, par l'intermédiaire d'un contact 5 d'un relais de puissance, classiquement intégré dans le contacteur 2. STATE OF THE ART As shown in FIG. 1, a starter according to the prior art comprises an electric motor 1 started up by means of a contactor 2. A battery 3 supplies the electric energy necessary for starting. It is connected to the motor 1 by a power cable 4, via a contact 5 of a power relay, conventionally integrated in the contactor 2.
La batterie 3 est également connectée au contacteur 2 par un câble de commande 6, par l'intermédiaire d'une clé de contact 7. Ainsi le démarreur est classiquement alimenté par deux câbles : - le câble de puissance 4, connecté à une borne d'alimentation 8 du démarreur et fournissant le courant principal au moteur électrique 1 du démarreur. Ce câble est un câble de grosse section permettant de transmettre, sous une tension de 12 volts, 100 à 500 ampères en moyenne suivant la puissance du démarreur. Des pics d'intensité peuvent aller de 500 à plus de 1000 ampères selon les démarreurs. The battery 3 is also connected to the contactor 2 by a control cable 6, by means of an ignition key 7. Thus the starter is conventionally supplied by two cables: - the power cable 4, connected to a terminal d supply 8 of the starter and supplying the main current to the electric motor 1 of the starter. This cable is a large section cable for transmitting, at a voltage of 12 volts, 100 to 500 amps on average depending on the power of the starter. Current peaks can range from 500 to more than 1000 amps depending on the starter.
- le câble de commande 6 du contacteur 2, connecté à une borne de commande 9 du démarreur. Ce câble est dimensionné pour un courant de
30 à 60 A. - the control cable 6 of the contactor 2, connected to a control terminal 9 of the starter. This cable is sized for a current of
30 to 60 A.
Ainsi, la fermeture de la clé de contact 7 alimente le contacteur 2, provoquant la fermeture du contact 5 du relais de puissance et le démarrage du moteur électrique 1. Thus, closing the ignition key 7 powers the contactor 2, causing the contact 5 of the power relay to close and the electric motor 1 to start.
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Le câble de commande 6 a un long cheminement à l'intérieur du véhicule. En effet, il part de la borne positive de la batterie 3, généralement disposée dans le compartiment moteur du véhicule, rejoint la clé de contact 7 disposée sur la colonne de direction, à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, puis revient dans le compartiment moteur pour terminer sur la borne de commande 9 du démarreur. Cette liaison ne doit pas présenter de chute de tension trop importante, sous 30 à 60A, pour que le contacteur puisse se fermer et produire la force motrice nécessaire. Ceci rend nécessaire, pour le câble de commande 6, une section importante, par exemple comprise entre 2, 5 et 3, 5mm2. La résistance totale du câble de commande 6 est ainsi généralement comprise entre 50 et 100 milliohms.
The control cable 6 has a long route inside the vehicle. Indeed, it starts from the positive terminal of the battery 3, generally disposed in the engine compartment of the vehicle, joins the ignition key 7 disposed on the steering column, inside the passenger compartment of the vehicle, then returns to the engine compartment to finish on the control terminal 9 of the starter. This link must not present too great a voltage drop, below 30 to 60A, so that the contactor can close and produce the necessary driving force. This makes it necessary, for the control cable 6, a large section, for example between 2.5 and 3.5 mm 2. The total resistance of the control cable 6 is thus generally between 50 and 100 milliohms.
Le contacteur 2 est, de plus, dimensionné pour pouvoir se fermer à chaud. En effet, c'est dans ces conditions que la résistance des bobinages, à laquelle s'ajoute la résistance de câblage, est la plus importante, l'intensité résultante la plus faible et, en conséquence, la force d'attraction de l'électroaimant du contacteur la plus faible. Ceci a un impact direct sur le volume de cuivre des bobinages du contacteur et sur le volume d'acier du circuit magnétique du contacteur. The contactor 2 is also dimensioned to be able to close hot. In fact, it is under these conditions that the resistance of the windings, to which the wiring resistance is added, is the most important, the resulting intensity the lowest and, consequently, the force of attraction of the weakest contact solenoid. This has a direct impact on the volume of copper in the contactor windings and on the volume of steel in the magnetic circuit of the contactor.
Par ailleurs, la commande du démarreur est généralement verrouillée par des capteurs de position. Par exemple, dans le cas de véhicule avec une boîte de vitesse automatique, un interrupteur, disposé en série avec la clé de contact 7 sur le câble de commande 6, interdit le démarrage pour une position du sélecteur de vitesse autre que parking ou neutre . Or, les capteurs de position ne peuvent accepter le passage d'un courant aussi important que celui du contacteur 2 du démarreur. Il est alors nécessaire de prévoir un relais auxiliaire en série avec la clé de contact. Ceci conduit à un surcoût et à un In addition, the starter control is generally locked by position sensors. For example, in the case of a vehicle with an automatic gearbox, a switch, arranged in series with the ignition key 7 on the control cable 6, prevents starting for a position of the speed selector other than parking or neutral. However, the position sensors cannot accept the passage of a current as large as that of the contactor 2 of the starter. It is then necessary to provide an auxiliary relay in series with the ignition key. This leads to an additional cost and a
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besoin de place supplémentaire pour intégrer un relais de plus dans les circuits électriques du véhicule. additional space required to integrate an additional relay into the vehicle's electrical circuits.
De plus en plus souvent, sur les nouveaux véhicules, le démarreur n'est plus piloté directement par le conducteur par l'intermédiaire de la clé de contact 7. More and more often, on new vehicles, the starter is no longer controlled directly by the driver via the ignition key 7.
Un calculateur de servitude prend alors en charge, sur ordre du conducteur, par exemple par l'intermédiaire d'un badge, la mise en marche et l'arrêt du démarreur. Cette automatisation évite les fausses manoeuvres ou les sollicitations excessives du démarreur. En raison des fortes intensités absorbées par le circuit de commande du démarreur, il est alors indispensable d'interposer un relais auxiliaire entre le démarreur et le calculateur. A service computer then takes charge, on the driver's order, for example by means of a badge, of starting and stopping the starter. This automation prevents false operations or excessive stress on the starter. Due to the high currents absorbed by the starter control circuit, it is then essential to interpose an auxiliary relay between the starter and the computer.
Dans les démarreurs connus, le câble de puissance 4 connectant la batterie 3 à la borne d'alimentation 8 du démarreur, reste en permanence sous tension, que le véhicule soit en marche ou au repos. Il y a donc un risque de court-circuit, soit par écrasement du câble de puissance, lors d'un accident de la route, soit par usure de l'isolant du câble de puissance sous l'effet des vibrations. Comme il s'agit d'un câble de forte section, le courant de court-circuit éventuel est très important et peut constituer un départ de feu dans le véhicule. In known starters, the power cable 4 connecting the battery 3 to the supply terminal 8 of the starter, remains permanently energized, whether the vehicle is running or at rest. There is therefore a risk of short circuit, either by crushing the power cable during a road accident, or by wear of the insulation of the power cable under the effect of vibrations. As this is a cable with a large cross-section, the possible short-circuit current is very high and can constitute a fire in the vehicle.
Pour limiter ce risque, certains véhicules possèdent un fusible entre le câble de puissance 4 et la batterie 3. Cependant, son efficacité est limitée car une telle protection ne fonctionne que lorsqu'il y a un court-circuit franc. Le fusible doit, de plus, être dimensionné de manière à ne pas fondre consécutivement au fonctionnement normal du démarreur, sachant que celui-ci peut absorber, dans certaines configurations de démarrage, jusqu'à 75% du courant de court-circuit. To limit this risk, some vehicles have a fuse between the power cable 4 and the battery 3. However, its effectiveness is limited because such protection only works when there is a short circuit. The fuse must, moreover, be dimensioned so as not to blow consecutive to the normal operation of the starter, knowing that it can absorb, in certain starting configurations, up to 75% of the short-circuit current.
De plus, dans des cas de consommation importante, par exemple en cas de démarrage à froid, la chute de tension dans le fusible provoque, à forte intensité, une baisse des performances du démarreur. In addition, in cases of high consumption, for example in the event of a cold start, the drop in voltage in the fuse causes, at high current, a reduction in the performance of the starter.
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Objet de l'invention L'invention a pour but un démarreur ne présentant pas ces inconvénients et, en particulier, permettant de limiter les risques d'incendie liés au démarreur. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a starter not having these drawbacks and, in particular, making it possible to limit the risk of fire linked to the starter.
Une solution pourrait consister à remplacer le fusible situé entre le câble de puissance 4 et la batterie 3 par le contact de travail d'un relais de puissance, capable de supporter une intensité moyenne de 100 à 500A absorbée par le moteur électrique. Le bobinage du relais de puissance serait alors connecté en parallèle sur la batterie par l'intermédiaire de la clé de contact 7. Ainsi, la fermeture de la clé de contact 7 alimenterait simultanément le contacteur 2 du démarreur et le bobinage du relais de puissance, mettant ainsi sous tension le câble de puissance 4 par l'intermédiaire du contact de travail du relais de puissance. Le contact de travail du relais de puissance ne serait fermé que pendant les quelques secondes nécessaires au démarrage. Le câble de puissance 4 ne serait donc sous tension que pendant une courte période de quelques secondes, nécessaire au démarrage. One solution could consist in replacing the fuse located between the power cable 4 and the battery 3 by the working contact of a power relay, capable of withstanding an average current of 100 to 500A absorbed by the electric motor. The winding of the power relay would then be connected in parallel to the battery via the ignition key 7. Thus, the closing of the ignition key 7 would simultaneously power the contactor 2 of the starter and the winding of the power relay, thus energizing the power cable 4 via the working contact of the power relay. The power relay working contact would only be closed for the few seconds necessary to start. The power cable 4 would therefore only be energized for a short period of a few seconds, necessary for starting.
Selon l'invention, le démarreur est connecté à la batterie par un seul câble, connecté à une borne d'alimentation du démarreur, elle-même connectée en permanence à une borne de commande du contacteur, des moyens d'interruption, disposés entre la borne d'alimentation du démarreur et la batterie, étant contrôlés de manière à connecter temporairement la batterie et la borne d'alimentation du démarreur pendant une période de démarrage. According to the invention, the starter is connected to the battery by a single cable, connected to a starter supply terminal, itself permanently connected to a contactor control terminal, interrupting means, disposed between the starter and battery power terminal, being controlled to temporarily connect the battery and the starter power terminal during a start-up period.
Selon un développement de l'invention, les moyens d'interruption sont disposés le plus près possible de la batterie et peuvent être constitués par un relais de puissance. According to a development of the invention, the interruption means are arranged as close as possible to the battery and can be constituted by a power relay.
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Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 illustre un démarreur selon l'art antérieur. Brief description of the drawings Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of a particular embodiment of the invention given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates a starter according to the prior art.
La figure 2 représente un démarreur selon l'invention. FIG. 2 represents a starter according to the invention.
Description d'un mode particulier de réalisation. Description of a particular embodiment.
Dans le démarreur représenté à la figure 2, le moteur 1 est, comme précédemment, connecté à la batterie 3 par le câble de puissance 4 par l'intermédiaire du contact 5 d'un relais de puissance, classiquement intégré dans le contacteur 2, et de la borne d'alimentation 8 du démarreur. In the starter shown in FIG. 2, the motor 1 is, as before, connected to the battery 3 by the power cable 4 via the contact 5 of a power relay, conventionally integrated in the contactor 2, and of the starter supply terminal 8.
Un conducteur électrique 10 assure une liaison électrique permanente entre la borne d'alimentation 8 du démarreur et une borne de commande interne 11 du contacteur. De ce fait, le câble de commande 6 reliant le contacteur 2 à la clé de contact 7 dans le démarreur selon la figure 1 est supprimé et un seul conducteur, le câble de puissance 4, alimente le démarreur. An electrical conductor 10 provides a permanent electrical connection between the power supply terminal 8 of the starter and an internal control terminal 11 of the contactor. Therefore, the control cable 6 connecting the contactor 2 to the ignition key 7 in the starter according to Figure 1 is removed and a single conductor, the power cable 4, supplies the starter.
Un relais de puissance est logé dans un boîtier 12 additionnel disposé à l'extérieur du démarreur, de préférence à proximité de la borne positive de la batterie 3. Sur la figure 2, ce relais de puissance comporte un bobinage 13 et un contact de puissance 14 associé, disposé entre la borne positive de la batterie 3 et la borne d'alimentation 8 du démarreur. L'alimentation du bobinage 13 provoque la fermeture temporaire du contact de puissance 14 associé, A power relay is housed in an additional box 12 placed outside the starter, preferably near the positive terminal of the battery 3. In FIG. 2, this power relay comprises a coil 13 and a power contact 14 associated, disposed between the positive terminal of the battery 3 and the power supply terminal 8 of the starter. The supply of the winding 13 temporarily causes the associated power contact 14 to close,
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connectant ainsi le câble 4 et la borne d'alimentation 8 du démarreur à la borne positive de la batterie 3. thus connecting the cable 4 and the power supply terminal 8 of the starter to the positive terminal of the battery 3.
Le relais de puissance est commandé par un circuit logique 15. Le bobinage 13 du relais de puissance est connecté entre la borne positive de la batterie 3 et une sortie du circuit logique 15. Celui-ci est activé par un signal de commande de démarrage externe. The power relay is controlled by a logic circuit 15. The winding 13 of the power relay is connected between the positive terminal of the battery 3 and an output of the logic circuit 15. The latter is activated by an external start command signal. .
Un ordre de démarrage provoque l'alimentation du bobinage 13 et, en conséquence, la fermeture temporaire du contact de puissance 14. La borne d'alimentation 8 du démarreur est alors connectée à la batterie 3, qui alimente alors le contacteur 2 par l'intermédiaire du conducteur électrique 10. Ceci provoque la fermeture du contact 5 et, en conséquence, l'alimentation du moteur électrique 1 par l'intermédiaire du contact de puissance 14, du câble de puissance 4 et du contact 5. La réouverture du contact de puissance 14 met ensuite hors tension le câble de puissance 4. A start command causes the winding 13 to be powered and, consequently, the temporary closing of the power contact 14. The power supply terminal 8 of the starter is then connected to the battery 3, which then supplies the contactor 2 by the intermediate of the electrical conductor 10. This causes the contact 5 to close and, consequently, the power to the electric motor 1 via the power contact 14, the power cable 4 and the contact 5. The reopening of the contact power 14 then de-energizes the power cable 4.
Le circuit logique 15, alimenté par la batterie 3, peut être réalisé par tout circuit électronique approprié, analogique ou numérique, par exemple à microprocesseur. Il peut également être constitué par un circuit à relais ou par la clé de contact elle-même. The logic circuit 15, supplied by the battery 3, can be produced by any suitable electronic circuit, analog or digital, for example with microprocessor. It can also be constituted by a relay circuit or by the ignition key itself.
Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 2, le circuit logique 15 est commandé par un calculateur 16 extérieur, qui peut être le calculateur d'injection du véhicule ou tout autre calculateur qui gère diverses fonctions dans le véhicule. Il peut, par exemple, s'agir d'un calculateur de gestion du moteur thermique du véhicule. La liaison entre le circuit logique 15 et le calculateur 16 peut être réalisée par l'intermédiaire de signaux électriques, radioélectriques ou optiques, éventuellement codés. In the particular embodiment shown in FIG. 2, the logic circuit 15 is controlled by an external computer 16, which can be the vehicle injection computer or any other computer which manages various functions in the vehicle. It may, for example, be a computer for managing the thermal engine of the vehicle. The connection between the logic circuit 15 and the computer 16 can be carried out by means of electrical, radioelectric or optical signals, possibly coded.
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Un ordre de démarrage est donné par le conducteur qui actionne la clé de contact 7, connectée à une entrée de commande du circuit logique 15 ou du calculateur 16 comme représenté sur la figure 2. La clé de contact peut être remplacée par tout élément équivalent permettant de fournir un ordre de démarrage au circuit logique 15 ou au calculateur 16, en particulier par tout système électromécanique actionné manuellement par le conducteur du véhicule. A start order is given by the driver who actuates the ignition key 7, connected to a control input of the logic circuit 15 or of the computer 16 as shown in FIG. 2. The ignition key can be replaced by any equivalent element allowing to provide a start command to the logic circuit 15 or to the computer 16, in particular by any electromechanical system actuated manually by the driver of the vehicle.
Dans une variante de réalisation, le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même l'ordre de démarrage dans le cadre d'un démarrage automatisé, par exemple du type connu sous le nom Stop & Go . In an alternative embodiment, the logic circuit 15 or the computer 16 can generate the start order itself in the context of an automated start, for example of the type known under the name Stop & Go.
Le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même un ordre de fin de démarrage suite à la reconnaissance de la montée en régime du moteur thermique du véhicule, arrêtant ainsi automatiquement le démarreur. The logic circuit 15 or the computer 16 can itself generate an end of start order following recognition of the rise in engine speed of the vehicle, thereby automatically stopping the starter.
Le circuit logique 15 ou le calculateur 16 peut générer lui-même un ordre de fin de démarrage ou de non-exécution d'un ordre de démarrage suite au déclenchement d'un système de protection, de type connu, associé au démarreur ou au véhicule. Ces systèmes de protection concernent, par exemple, une surcharge électrique, mécanique ou thermique du démarreur, de fausses manoeuvres comme une tentative de démarrage alors que le moteur thermique fonctionne déjà, une tentative de démarrage alors qu'une vitesse est engagée, etc... The logic circuit 15 or the computer 16 can itself generate an order to end starting or not to execute a starting order following the triggering of a protection system, of known type, associated with the starter or the vehicle. . These protection systems relate, for example, to an electrical, mechanical or thermal overload of the starter, to false operations such as an attempt to start when the engine is already running, an attempt to start when a gear is engaged, etc. .
Un circuit électronique (non représenté), destiné à piloter le courant dans la ou les bobines du contacteur 2, en particulier pour permettre, de façon connue, un avancement progressif du pignon du contacteur, peut être interposé entre la borne d'alimentation 8 du démarreur et la borne de commande interne 11 du contacteur. Ceci permet une réduction de bruit et l'augmentation de la durée de An electronic circuit (not shown), intended to control the current in the coil or coils of the contactor 2, in particular to allow, in known manner, a progressive advancement of the pinion of the contactor, can be interposed between the supply terminal 8 of the starter and internal control terminal 11 of the contactor. This allows a reduction in noise and an increase in the duration of
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vie du démarreur. Pour plus de précisions, on se reportera au document FR 2,679, 717. starter life. For more details, see document FR 2,679, 717.
Le relais de puissance (13,14), de type électromécanique, peut être remplacé par tout moyen de commutation de puissance approprié, par exemple par des composants semi-conducteurs avec leur système de commande associé. The electromechanical type power relay (13,14) can be replaced by any suitable power switching means, for example by semiconductor components with their associated control system.
Les principaux avantages du démarreur décrit ci-dessus sont : - La mise hors tension automatique du démarreur et du câble de puissance 4 qui l'alimente en dehors des périodes de démarrage. The main advantages of the starter described above are: - Automatic de-energization of the starter and the power cable 4 which supplies it outside the starting periods.
- L'alimentation du démarreur par un seul fil (câble 4), de forte section. - The starter is supplied with a single wire (cable 4), of large section.
La diminution du nombre de connexions, limitant les risques de desserrage, améliorant ainsi le coût et la fiabilité de l'ensemble. The reduction in the number of connections, limiting the risks of loosening, thereby improving the cost and reliability of the assembly.
- Par comparaison avec les chutes de tension dans le câble de commande 6 du démarreur selon la figure 1, la réduction des chutes de tension dans le câble 4 d'alimentation du démarreur, due à la faible résistance du câble 4 d'alimentation. Ceci facilite la fermeture du contacteur 2 du démarreur à température élevée. Ceci permet aussi, selon une alternative avantageuse, de réduire la masse de cuivre du contacteur tout en conservant des caractéristiques de fermeture équivalentes à celles d'un démarreur conventionnel - La compatibilité avec les démarreurs conventionnels. Il suffit en effet de rajouter une liaison entre la borne de commande 9 et la borne d'alimentation
8 sur le capot du démarreur. - By comparison with the voltage drops in the control cable 6 of the starter according to Figure 1, the reduction in voltage drops in the starter power cable 4, due to the low resistance of the power cable 4. This facilitates the closing of the contactor 2 of the high temperature starter. This also makes it possible, according to an advantageous alternative, to reduce the copper mass of the contactor while retaining closing characteristics equivalent to those of a conventional starter - Compatibility with conventional starters. It suffices to add a link between the control terminal 9 and the power supply terminal
8 on the starter cover.
- La simplicité de l'automatisation du démarrage et de la protection électrique du démarreur grâce à l'utilisation de calculateurs déjà existants. Il n'est ainsi pas nécessaire de prévoir des microprocesseurs supplémentaires ni des boîtier de commande supplémentaires, le circuit logique (15) et/ou le calculateur (16) intégrant les fonctions de protection du démarreur. - The simplicity of starting automation and electrical protection of the starter thanks to the use of already existing computers. It is thus not necessary to provide additional microprocessors or additional control units, the logic circuit (15) and / or the computer (16) integrating the protection functions of the starter.
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La simplification du capot de contacteur du démarreur, qui ne comporte plus qu'une seule borne de branchement (borne d'alimentation 8) au lieu de deux. The simplification of the starter contactor cover, which now only has one connection terminal (power supply terminal 8) instead of two.
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