FR2843782A1 - Systeme de demarrage a organe de controle separe du demarreur - Google Patents

Abstract

Le système de démarrage comporte une batterie (3) destinée à alimenter un démarreur (10), comportant un pignon mobile destiné à coulisser axialement sur un arbre de sortie rotatif d'un moteur électrique (1) et à coopérer avec une couronne dentée, et un électroaimant (13) de commande du pignon. Le moteur électrique (1) est connecté à un câble de puissance (11) connectant le démarreur à la batterie par l'intermédiaire d'un interrupteur de puissance (18). L'électroaimant (13) est connecté à un câble d'alimentation (14) connectant le démarreur à la batterie par l'intermédiaire d'un élément de commutation (17), de faible puissance, par exemple à semi-conducteur. Un organe de contrôle (20, 21) commande séquentiellement l'élément de commutation (17) et l'interrupteur de puissance (18), de manière à connecter temporairement la batterie (3) aux câbles d'alimentation (14) et de puissance (11) pendant une période de démarrage. Les câbles et le démarreur sont donc hors tension en dehors des périodes de démarrage.

Description

Système de démarrage à organe de contrôle séparé du démarreur Domaine

technique de l'invention L'invention concerne un système de démarrage comportant une batterie

destinée à alimenter un démarreur, comportant un pignon mobile destiné à coulisser axialement sur un arbre de sortie rotatif d'un moteur électrique et à coopérer avec une couronne dentée, et des moyens électromagnétiques de 10 commande du pignon.

Etat de la technique Comme représenté à la figure 1, un démarreur électrique 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 cable de puissance 4, par l'intermédiaire d'un contact 5 d'un relais de puissance, classiquement intégré dans le contacteur 2. 20 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 25 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.

- le câble de commande 6 du contacteur 2, connecté à une borne de commande 9 du démarreur. Ce cable est dimensionné pour un courant de

30à60A.

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.

Le démarreur est classiquement équipé d'un lanceur muni d'un pignon mobile destiné à coopérer avec une couronne dentée pour assurer le démarrage du moteur à combustion du véhicule. Le pignon est généralement monté à coulissement sur l'arbre du moteur électrique du démarreur, entre une position 15 de repos, dans laquelle il est désengagé de la couronne dentée, et une position active de travail, dans laquelle il engrène avec la couronne. Le contacteur est dimensionné pour pouvoir accomplir quasi simultanément deux fonctions: - Assurer le déplacement et la pénétration du pignon du démarreur dans la

couronne de démarrage.

- Assurer le déplacement des pièces mobiles du contact de puissance 5.

Les efforts résistants à vaincre par l'électroaimant du contacteur pour fermer le contact de puissance 5 représentent environ 40 % de la totalité des efforts résistants. La masse et le volume du contacteur doivent être adaptés pour

obtenir une telle performance et sont relativement élevés.

En outre, le courant absorbé, circulant dans le câble de commande 6, est important, typiquement de l'ordre de 30 à 60A. Il est donc nécessaire que les organes de commande, comme la clé de contact 7, soient adaptés et

dimensionnés pour ces fortes intensités.

Par ailleurs, la commande du démarreur est généralement verrouillée par des capteurs de position. Par exemple, dans le cas d'un 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 10 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 surcot et à un besoin de place supplémentaire pour intégrer un relais de plus dans les circuits 15 électriques du véhicule.

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.

Un calculateur de servitude prend alors en charge, sur ordre du conducteur, par 20 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.

Dans les démarreurs connus, le câble de puissance 4 connectant la batterie 3 à 5 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 courtcircuit, 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 10 important et peut constituer un départ de feu dans le véhicule.

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 courtcircuit franc. Le fusible doit, de 15 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 courtcircuit.

De plus, dans des cas de consommation importante, par exemple en cas de 20 démarrage à froid, la chute de tension dans le fusible provoque, à forte intensité,

une baisse des performances du démarreur.

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.

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 10 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 15 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.

Selon l'invention, le moteur électrique est connecté à un câble de puissance 20 connectant le démarreur à la batterie par l'intermédiaire de moyens d'interruption de puissance, un électroaimant, constituant les moyens électromagnétiques de commande du pignon, étant connecté à un câble d'alimentation connectant le démarreur à la batterie par l'intermédiaire de moyens de commutation, de faible puissance, le système comportant des moyens de contrôle pour commander séquentiellement les moyens de commutation et les moyens d'interruption de puissance, de manière à connecter temporairement la batterie aux câbles d'alimentation et de puissance pendant une période de démarrage.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la

description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés,

dans lesquels:

La figure 1 illustre un système de démarrage selon l'art antérieur.

La figure 2 représente un mode particulier de réalisation d'un système de

démarrage selon l'invention.

Les figures 3a à 3c représentent, en fonction du temps, les formes d'onde de signaux S1 à S3, respectivement représentatifs de la position de la clé de 20 contact, du transistor et de l'interrupteur du système selon la figure 2.

La figure 4 illustre un autre mode de réalisation d'un système de démarrage

selon l'invention.

La figure 5 illustre une variante de réalisation des signaux de la figure 3c.

La figure 6 représente un mode particulier de réalisation d'un démarreur

pouvant être utilisé dans un système selon l'invention.

Description de modes particuliers de réalisation.

Sur la figure 2, le moteur électrique 1 du démarreur 10 est alimenté par un câble de puissance 11 fixé sur une borne de connexion 12 du démarreur.

L'interrupteur 5 interne au démarreur de la figure 1 est supprimé. Le contacteur 10 2 du démarreur selon la figure 1 est remplacé par un électroaimant 13, à un seul bobinage, alimenté par un câble d'alimentation 14 fixé sur une borne de connexion 15 du démarreur. L'électroaimant 13 a uniquement pour fonction de faire avancer le pignon mobile 32 (voir figure 6) dans la couronne dentée 33 au moment du démarrage. Le moteur électrique 1 est donc connecté en 15 permanence au câble de puissance 1 1 et l'électroaimant au câble d'alimentation 14. Les câbles de puissance 11 et d'alimentation 14 sont, de préférence,

solidaires du démarreur 10.

Les câbles de puissance 1 1 et d'alimentation 14 sont reliés à la batterie 3 par 20 I'intermédiaire d'un boîtier 16, qui comprend un élément de commutation 17, de

faible puissance, et un interrupteur 18, de forte puissance. Les câbles de puissance 1 1 et d'alimentation 14 peuvent être solidaires du boîtier 16.

L'élément de commutation17, de faible puissance, établit ou interrompt, suivant son état de conduction ou de blocage, la liaison entre la batterie 3 et le câble d'alimentation 14. Cet élément de commutation peut être réalisé par un ou plusieurs semi-conducteurs, par exemple par des transistors, notamment de type FET comme représenté sur la figure 2. L'interrupteur 18, de forte 5 puissance, est destiné à établir ou à couper l'alimentation du câble de puissance 1 1 et du moteur électrique 1 du démarreur. L'interrupteur 18 peut être constitué par un contact d'un relais électromagnétique, comportant un bobinage 19, ou

par des semi-conducteurs de puissance.

L'interrupteur 18 et l'élément de commutation 17 sont pilotés par des signaux de commande fournis par un organe de contrôle comportant un circuit de commande 20. Le circuit de commande 20, qui est de préférence alimenté par la batterie 3, peut être réalisé par tout circuit électronique approprié, analogique ou numérique, par exemple à microprocesseur. Il reçoit des ordres d'activation 15 ou de désactivation du démarreur soit directement par la clé de démarrage 7, soit, comme représenté sur la figure 2, par l'intermédiaire d'une unité électronique 21, qui peut faire partie du calculateur de gestion du moteur thermique du véhicule ou de tout autre calculateur gérant diverses fonctions dans le véhicule. La liaison entre le circuit de commande 20 et l'unité 20 électronique 21 peut être réalisée par l'intermédiaire de signaux électriques,

radioélectriques ou optiques, éventuellement codés.

Un ordre de démarrage est donné par le conducteur qui actionne la clé de contact 7, connectée à une entrée de commande du circuit de commande 20 ou de l'unité électronique 21 (figure 2). La clé de contact peut être remplacée par tout élément équivalent permettant de fournir un ordre de démarrage au circuit 5 de commande 20 ou à l'unité électronique 21, en particulier par tout système

électromécanique actionné manuellement par le conducteur du véhicule.

Les figures 3a à 3c illustrent la commande de l'élément de commutation 17 (S2, figure 3b) et de l'interrupteur 18 (S3, figure 3c) par le circuit de commande 20, 10 en fonction de la position de la clé de contact 7 (S1, figure 3a).

Lorsqu'un ordre de démarrage est donné à un instant TO, par exemple par actionnement de la clé de contact 7, un signal de commande de démarrage S1, appliqué à l'entrée de commande de l'unité électronique 21 ou du circuit de 15 commande 20, passe d'une première valeur (0 sur la figure 3a) à une seconde valeur (1 sur la figure 3a). Les signaux de commande S2, appliqués par le circuit de commande 20 à une électrode de commande de l'élément de commutation 17, passent alors d'une première valeur (0 sur la figure 3b) à une seconde valeur (1 sur la figure 3b), provoquant la conduction de l'élément de 20 commutation 17. La batterie 3 est alors connectée au câble d'alimentation 14 et, en conséquence, aux bornes de l'électroaimant 13 du démarreur. Dans un premier mode de réalisation, la tension appliquée sur le câble d'alimentation est immédiatement la tension maximale fournie par la batterie. Ceci permet d'avoir une force d'attraction maximale de l'électroaimant et, sous l'effet de cette force, de déplacer le pignon 32 vers la couronne dentée 33. Si les dents du pignon arrivent en face des entre-dents de la couronne, le pignon pénètre directement

dans cette dernière.

Par contre, si les dents du pignon arrivent en face des dents de la couronne, le pignon s'arrête contre la couronne, tout en restant soumis à la force

électromagnétique produite par l'électroaimant 13.

Ultérieurement, à un instant T1 prédéterminé, les signaux de commande S3, qui sont appliqués par le circuit de commande 20 au bobinage 19 du relais, passent d'une première valeur (0 sur la figure 3c) à une seconde valeur (1 sur la figure 3c), provoquant la fermeture du contact associé constituant l'interrupteur de puissance 18. La batterie 3 est alors connectée au câble de puissance 1 1 et, en 15 conséquence, aux bornes du moteur électrique 1 du démarreur. La durée TO

T1 doit être suffisante pour que, à l'instant T1, le pignon 32 soit arrivé en appui contre la couronne dentée 33 ou ait déjà pénétré dans la couronne, quelles que soient les conditions de température, de charge de la batterie, d'état d'usure du démarreur, etc... En pratique, on choisira une valeur de la durée T0-T1 20 comprise entre 10 et 200 millisecondes.

Si le pignon 32 est en appui contre la couronne dentée 33, le moteur 1 commence alors à tourner et, dès que les dents du pignon passent en face des entre-dents de la couronne, le pignon, propulsé par la force magnétique de l'électroaimant 13, pénètre dans la couronne. De manière classique, le pignon 32, associé à sa roue libre 31, est lié à l'arbre de sortie du moteur par des cannelures hélicodales qui, par effet de vissage, finissent de propulser le 5 pignon jusqu'à une butée de travail de l'arbre. Le pignon et l'arbre étant alors devenus solidaires, le démarreur commence à entraîner le moteur thermique du

véhicule en rotation.

La première phase de la période de démarrage se termine à un instant T2, à 10 partir duquel le circuit de commande 20 contrôle l'élément de commutation 17 de manière à réduire la tension moyenne disponible aux bornes de l'électroaimant 13 à une valeur Ur. Dans le mode de réalisation particulier illustré à la figure 3b, la réduction de la tension moyenne est obtenue par une modulation de largeur d'impulsions (PWM) de l'élément de commutation 17. U 15 étant la tension de sortie de la batterie, ton la durée de conduction de l'élément de commutation et tc la durée d'un cycle de conduction, la tension réduite Ur est donnée par U(ton/tc). Le pignon étant engagé dans la couronne, la force d'attraction n'a plus qu'à être suffisante pour s'opposer à la force de rappel du pignon. C'est cette force qui dimensionne Ur. Le courant réduit qui en résulte 20 évite l'échauffement de la bobine de l'électroaimant 13 et réduit la consommation de courant absorbée par le démarreur. On choisira, de préférence, un instant T2 ultérieur à l'instant T1, de sorte que le courant et, en conséquence, la force magnétique, soit suffisant malgré la chute de tension de

la batterie provoquée par le courant d'appel du moteur électrique à l'instant T1.

On évite ainsi le risque de désengagement du pignon. En pratique, on choisit T2=T1+50 à 500 millisecondes. La valeur de la tension Ur peut également tenir compte de la température, de la tension de la batterie, etc... Cette valeur peut aussi être régulée. Le circuit de commande 20 bloque (S2=0) l'élément de commutation 17 dès réception d'un ordre de fin de démarrage, à un instant T3, mettant fin à la seconde phase de la période de démarrage. Il peut également ouvrir 10 lI'interrupteur 18 (S3=0) à l'instant T3. Dans un mode de réalisation préférentiel

(figure 3c), l'alimentation du moteur est coupée avec un décalage dT par rapport à l'instant T3, de manière à limiter la vitesse différentielle de la roue libre 31 du démarreur, le décalage dT étant suffisant pour que le pignon 32 se désengage.

En pratique, dT est, de préférence, compris entre 5 et 50 millisecondes.

Dans une variante de réalisation, le circuit de commande 20 ou l'unité électronique 21 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".

Le circuit de commande 20 ou l'unité électronique 21 peut générer luimême 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.

Le circuit de commande 20 ou l'unité électronique 21peut 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 5 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

enclenchée, etc...

Le passage, à l'instant T2, à la tension réduite Ur peut être réalisé au moyen

d'une résistance ballast.

La figure 4 illustre une variante de réalisation, dans laquelle la batterie 3 est connectée aux câbles d'alimentation 14 et de puissance 11 par un ensemble à 15 relais 22. L'ensemble à relais 22 comporte une entrée de commande connectée à la clé de contact 7. Le bobinage A d'un premier relais est connecté entre l'entrée de commande de l'ensemble 22 et la masse. Il contrôle deux contacts A1 et A2, normalement ouverts. Le bobinage B d'un second relais est connecté, en série avec le contact A2 et une résistance R, aux bornes de la batterie 3. Un 20 condensateur C est connecté en parallèle sur le bobinage C, formant ainsi un circuit de temporisation avec la résistance R. Le bobinage B contrôle un contact B1 normalement fermé et un contact B2 normalement ouvert. Les contacts A1 et B1 sont connectés en série entre la borne positive de la batterie 3 et le câble d'alimentation 14. Une résistance ballast Rb est connectée en parallèle sur le contact B1. Le contact B2 constitue l'interrupteur de puissance 18 connecté

entre la borne positive de la batterie et le câble de puissance 11.

La fermeture de la clé de contact 7 (instant TO) alimente le bobinage A du

premier relais, provoquant immédiatement la fermeture des contacts A1 et A2.

La fermeture du contact A1 met sous pleine tension le câble d'alimentation 14.

La fermeture du second relais est temporisée par le circuit de résistance R et de capacité C. La durée de la temporisation correspond à l'intervalle de temps TO10 T1, typiquement compris entre 10 et 200 millisecondes. Ainsi, à l'instant T1, le

contact B2 se ferme et alimente le moteur électrique 1 par le câble de puissance 11. Simultanément, le contact B1 s'ouvre et le câble d'alimentation 14 n'est plus alimenté que par l'intermédiaire de la résistance ballast Rb, réduisant ainsi la tension appliquée aux bornes de l'électroaimant 13 du démarreur pendant la 15 seconde phase de la période de démarrage.

Les forces magnétiques créées par l'électroaimant 13 sont directement liées au courant absorbé par celui-ci. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'électroaimant est piloté en tension. Il faut alors prendre en compte les 20 résistances du circuit (bobine de l'électroaimant, batterie, câblage) et de la

tension de la batterie. Or, ces paramètres sont variables, notamment en fonction de la température, du niveau de charge de la batterie 3 et de son vieillissement.

Dans un mode de réalisation préféré, dans lequel le circuit de commande 20 est un circuit à microprocesseur ou à microcontrôleur, ces paramètres sont mesurés ou calculés et pris en compte pour déterminer, par calcul ou à l'aide d'une table numérique, la tension nécessaire à l'obtention des forces magnétiques

souhaitées. La précision du résultat dépend de la précision des mesures.

Dans une autre variante de réalisation, le circuit de commande 20 pilote l'électroaimant 13 en courant, avec une régulation en courant de type classique.

Dans ce cas, une première valeur de courant est fournie à l'électroaimant pendant la première phase de démarrage, entre les instants TO et T2. Un 10 courant ayant une seconde valeur, inférieure à la première, est fourni à l'électroaimant pendant la seconde phase de la période de démarrage, après l'instant T2. L'utilisation d'une régulation en courant et non en tension pour le contrôle de l'électroaimant permet d'obtenir une meilleure précision des forces

appliquées par l'électroaimant.

Comme représenté aux figures 3a à 3c, le circuit de commande 20 ou l'ensemble à relais 22 n'appliquent la pleine tension sur le moteur électrique 1 qu'à l'instant T1, afin de laisser le pignon pénétrer dans la couronne à vitesse réduite. On peut, en variante, alimenter le moteur électrique 1 avec une tension 20 progressivement croissante, par exemple en utilisant une tension hachée, dont le rapport cyclique augmente progressivement à partir d'une valeur prédéterminée. Dans un autre mode de réalisation particulier, illustré à la figure 5 et plus spécifiquement adapté à un interrupteur de puissance 18 à relais électromécanique, une brève réouverture de l'interrupteur 18 est prévue, à un instant T4, après sa première fermeture à l'instant T1. Typiquement, la durée 5 T1-T4 de la première impulsion de tension appliquée au moteur électrique est comprise entre 1 et 10 millisecondes. Ceci permet de donner une première impulsion au moteur électrique, de façon à effectuer la rotation du pignon 32 nécessaire à sa pénétration dans la couronne dentée 33 si, à l'instant T1 le pignon est en appui sur la couronne, dent contre dent. En raison de l'inertie 10 mécanique du moteur et de la courte durée T1-T4 de cette première impulsion, la vitesse atteinte par le moteur électrique est peu élevée. L'alimentation du moteur électrique 1 est ensuite rétablie à un instant T5, par une nouvelle fermeture de l'interrupteur 18. La durée T4T5 de l'interruption suivant la première impulsion de tension est suffisamment longue pour que le pignon ait le 15 temps de rentrer dans la couronne dentée et, typiquement, comprise entre 5 et millisecondes. Les durées Tl -T4 et T4-T5 peuvent être ajustées en fonction de la température, de la tension de la batterie, etc... titre d'exemple, on peut augmenter la durée T1-T4 de l'impulsion à froid et la diminuer si la température

est très élevée.

On peut, comme dans les démarreurs conventionnels, interposer un ressort entre le noyau plongeur de l'électroaimant et le pignon. Ce ressort, en se comprimant, laisse la possibilité au noyau plongeur de continuer sa course

malgré le blocage du pignon contre la couronne. L'entrefer de l'électroaimant s'annulant, on dispose alors d'une force d'attraction plus élevée, ce qui permet de propulser plus efficacement le pignon dans la couronne dentée à l'instant T1.

Le système de démarrage selon l'invention comporte ainsi un démarreur 10 simplifié alimenté par un circuit électrique comportant un organe de contrôle séparé du démarreur. Le système décrit ci-dessus présente notamment les avantages suivants: - Le démarreur 10 et les câbles d'alimentation 14 et de puissance 11 qui le 10 connectent à la batterie sont hors tension en dehors des périodes de démarrage.

- L'automatisation du démarrage et la protection électrique du démarreur sont facilitées par l'utilisation d'un organe de contrôle comportant un circuit de commande 20 à microprocesseur ou à microcontrôleur et/ou utilisant des 15 calculateurs (unité électronique 21) déjà existants dans le véhicule.

- Le circuit de commande 20 et l'unité électronique 21 opérant à faible courant, les relais auxiliaires nécessités par les courants de plusieurs ampères

du contacteur conventionnel 2, sont supprimés.

- Le courant ou la tension d'alimentation de l'électroaimant 13 de bobine étant 20 régulés et le déphasage entre le mouvement du pignon et l'alimentation du moteur électrique étant bien définis par une temporisation, la pénétration du pignon dans la couronne est facilitée. Il n'y a plus de risque d'avoir une alimentation du moteur électrique avant que le pignon n'ait eu le temps

d'atteindre la couronne de démarrage et d'exercer une force d'appui suffisante.

- Il est possible d'utiliser un des microcontrôleurs du véhicule pour gérer la

logique du système de démarrage, ce qui réduit le cot de l'installation.

- Le contacteur 2 des démarreurs selon l'art antérieur, avec sa double fonction de relais de puissance et d'actionneur, est remplacé par un simple électroaimant 13, de poids et de dimensions plus faibles, ce qui permet un

allègement du démarreur et une amélioration de sa compacité.

- L'électroaimant 13, ayant moins de force à fournir, consomme moins de 10 courant, ce qui autorise une section plus faible du câble d'alimentation 14.

- La suppression du relais de puissance 5 permet de simplifier le bornage.

Les bornes de connexion 12 et 15 du démarreur peuvent ainsi être placées sur le palier avant 23, sur le palier arrière 24 ou sur la carcasse du démarreur (figure 6) - En l'absence du contact 5 du relais de puissance, l'électroaimant 13 se prête beaucoup plus facilement à une architecture coaxiale qu'un contacteur conventionnel. titre d'exemple, la figure 6 illustre un démarreur à architecture coaxiale 20 pouvant être utilisé dans un système de démarrage selon l'invention. La moitié supérieure de la figure 6 représente la position de repos, tandis que la moitié

inférieure de la figure 6 représente la position de travail du démarreur.

La bobine 25, circulaire, de l'électroaimant 13 est logée dans un circuit magnétique 26 ayant la forme globale d'un tore. La section de ce tore n'est pas fermée et laisse apparaître un entrefer 27 axial. L'électroaimant 13 est logé dans un support 28, en entourant coaxialement le lanceur 29. Le support 28 est réalisé de préférence en matériau amagnétique. Le lanceur 29 comporte un pignon 32 destiné à engrener avec la couronne dentée 33, et un dispositif de transmission à roue libre 31 logé dans une carcasse 37. L'arbre de sortie 34 est entraîné en rotation par un réducteur 35 à 10 train épicyclodal relié au moteur électrique 1 du démarreur. Des cannelures 36 complémentaires sont disposées sur un prolongement de la carcasse 37 et l'arbre 34, de manière à assurer la rotation et le déplacement axial du lanceur29 lors du démarrage.

Le lanceur 29 joue le rôle de noyau plongeur pour l'électroaimant 13 grâce à la carcasse 37 en acier servant de culasse pour la fermeture du flux magnétique engendré par l'électroaimant (13), et au capot de fermeture 30, également en acier et serti sur la carcasse 37. La bobine 25 et le circuit magnétique 26 sont donc logés dans le support 28 et entourent partiellement le dispositif de 20 transmission à roue libre 31, lequel participe au circuit magnétique de l'électroaimant 13. Le capot 30 est séparé du circuit magnétique 26 par un

entrefer radial 38.

Une force de rappel maintient le lanceur 29 en position de repos en dehors de la période de démarrage. Cette force est créée par un dispositif, non représenté sur la figure 6, de type mécanique (par exemple: ressort de compression, levier de verrouillage, friction débrayable...) ou de type magnétique (aimant permanent, par exemple).

L'excitation de la bobine 25 de l'électroaimant 13 crée un flux magnétique passant dans le circuit magnétique 26 et le lanceur 29. Les forces magnétiques qui en résultent dans l'entrefer 27 sont supérieures aux forces de rappel et 10 provoquent l'attraction magnétique du lanceur en 29 en position de travail.

L'absence de contact de puissance et de connectique de puissance rend le démarreur peu encombrant et facile à monter. Il ne nécessite que peu de pièces.

Claims (30)

Revendications

1. Système de démarrage comportant une batterie (3) destinée à alimenter un 5 démarreur (10), comportant un pignon mobile (32) destiné à coulisser axialement sur un arbre de sortie rotatif d'un moteur électrique (1) et à coopérer avec une couronne dentée (33), et des moyens électromagnétiques de commande du pignon, système caractérisé en ce que le moteur électrique (1) est connecté à un câble de puissance (11) connectant le démarreur (10) à la 10 batterie (3) par l'intermédiaire de moyens d'interruption de puissance (18), un électroaimant (13), constituant les moyens électromagnétiques de commande du pignon, étant connecté à un câble d'alimentation (14) connectant le démarreur (10) à la batterie (3) par l'intermédiaire de moyens de commutation (17), de faible puissance, le système comportant des moyens de contrôle (20, 15 21; 22) pour commander séquentiellement les moyens de commutation (17) et les moyens d'interruption de puissance (18), de manière à connecter temporairement la batterie (3) aux câbles d'alimentation (14) et de puissance

(11) pendant une période de démarrage.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent des moyens (20) de blocage des moyens de commutation

(17) dès réception (T3) d'un ordre de fin du démarrage.

3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20, 22) comportent des moyens de modulation pour appliquer au câble d'alimentation (14) une tension ou un courant variable

pendant la période de démarrage.

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20, 22) comportent des moyens de modulation pour appliquer au câble d'alimentation (14) une tension ou un courant ayant une première valeur pendant une première phase (T0-T2) de la période de démarrage et une 10 seconde valeur, inférieure à la première, pendant une seconde phase (T2-T3)

de la période de démarrage.

5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de modulation comportent des moyens de modulation de largeur d'impulsions des 15 moyens de commutation (17).

6. Système selon la revendications 4, caractérisé en ce que les moyens de modulation comportent des moyens d'insertion d'une résistance additionnelle (Rb) entre la batterie (3) et le câble d'alimentation (14) pendant la seconde 20 phase (T2-T3) de la période de démarrage.

7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20, 21) comportent des moyens de détermination

des première et seconde valeurs en fonction de la température.

8. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce

que les moyens de contrôle (20, 21) comportent des moyens de détermination

des première et seconde valeurs en fonction de l'état de charge de la batterie.

9. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce 10 que les moyens de contrôle (20) comportent des moyens pour alimenter le

moteur (1) avant la fin de la première phase (T0-T2)de la période de démarrage.

10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20) comportent des moyens pour alimenter le moteur avec une tension 15 progressivement croissante.

11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20) comportent des moyens pour alimenter le moteur sous pleine tension pendant une durée (T1-T4) de 1 à 1 Oms, puis interrompre l'alimentation 20 du moteur pendant une durée (T4-T5) de 5 à 200ms et l'alimenter de nouveau

sous pleine tension pendant le reste de la période de démarrage.

12, Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent des moyens pour interrompre

l'alimentation du moteur dès réception (T3) d'un ordre de fin de démarrage.

13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en

ce que les moyens de contrôle comportent des moyens pour interrompre l'alimentation du moteur après une période prédéterminée (dT) à partir de la

réception (T3) d'un ordre de fin de démarrage.

14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en

ce que les moyens d'interruption de puissance (18) et les moyens de commutation (17) sont disposés dans un boîtier (16) externe situé à proximité

de la batterie (3).

15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que les câbles de puissance (1 1) et d'alimentation (14) sont solidaires du boîtier (16) contenant les

moyens d'interruption de puissance (18) et les moyens de commutation (17).

16. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en 20 ce que les câbles de puissance (11) et d'alimentation (14) sont solidaires du

démarreur (10).

17. Système selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20, 22) sont disposés dans le boîtier (16) contenant les moyens d'interruption de puissance (18) et les moyens de

commutation (17).

18. Système selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent au moins deux circuits électroniques

(20, 21) disposés dans des boîtiers distincts.

19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les circuits électroniques (20, 21) des moyens de contrôle communiquent par l'intermédiaire

de signaux électriques.

20. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les circuits 15 électroniques (20, 21) des moyens de contrôle communiquent par l'intermédiaire

de signaux radioélectriques.

21. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les circuits électroniques (20, 21) des moyens de contrôle communiquent par l'intermédiaire 20 de signaux optiques.

22. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les circuits électroniques (20, 21) des moyens de contrôle communiquent par l'intermédiaire

de signaux codés.

23. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en

ce que les moyens de contrôle (20, 21) intègrent des fonctions de protection.

24. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (20, 21) intègrent des fonctions de démarrage et 10 d'arrêt automatisés.

25. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le démarreur comporte une borne (15) de connexion au câble

d'alimentation (14) et une borne (12) de connexion au câble de puissance (11).

26. Système selon la revendication 25, caractérisé en ce que les bornes de

connexion (12,15) sont disposées sur un palier avant (23) du démarreur.

27. Système selon la revendication 25, caractérisé en ce que les bornes de 20 connexion (12,15) sont disposées sur un palier arrière (24) du démarreur.

28. Système selon la revendication 25, caractérisé en ce que les bornes de

connexion (12,15) sont disposées sur une carcasse du démarreur.

29. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en

ce que l'électroaimant est coaxial à une roue libre (31) du pignon (32).

30. Système selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comporte un

ressort de rappel disposé entre l'électroaimant et le pignon (32).