FR3066663A1 - Demarreur de moteur thermique muni d'un limiteur de courant - Google Patents

Demarreur de moteur thermique muni d'un limiteur de courant Download PDF

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Abstract

L'invention porte principalement sur un démarreur (10) pour moteur thermique de véhicule automobile comprenant: - un moteur électrique (M), - un contacteur (EC) pour commander l'alimentation dudit moteur électrique (M), ledit contacteur (EC) comportant une première borne (B1) et une deuxième borne (B2), ainsi qu'une plaquette de contact (P) mobile entre une position ouverte et une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact (P) relie électriquement entre elles la première borne (B1) et la deuxième borne (B2), caractérisé en ce que: - la deuxième borne (B2) du contacteur (EC) est reliée électriquement au moteur électrique (M), et - un premier relai (Rel1) comporte un contact normalement ouvert pour court-circuiter la résistance (R) et la plaquette de contact (P) en position de fermeture lorsque ledit premier relai (Rel1) est activé pour passer dans un état fermé.

Description

DÉMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE MUNI D'UN LIMITEUR DE COURANT
L'invention porte sur un démarreur de moteur thermique muni d'un limiteur de courant. De manière générale, l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des démarreurs pour moteur thermique de véhicules automobiles.
Un démarreur 10 représenté schématiquement sur la figure 1a comprend, de façon connue en soi, un moteur électrique M monté entre une borne d'alimentation B+ de la batterie Batt et la masse.
Un contacteur EC commande l'alimentation du moteur électrique M. A cet effet, le contacteur EC comporte une première borne B1 reliée à la borne B+ via un limiteur de courant LC et une deuxième borne B2 reliée au moteur électrique M, ainsi qu'une plaquette de contact P. La plaquette de contact P est mobile entre une position ouverte dans laquelle la plaquette de contact P est à distance des bornes B1 et B2 et une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact P relie électriquement entre elles les bornes B1 et B2 pour connecter électriquement le moteur M à la borne B+ de la batterie Batt.
Le contacteur EC comprend également au moins une bobine W, généralement deux à savoir une bobine d'appel et une bobine de maintien, pour pousser et maintenir la plaquette de contact P en position de fermeture. Sur la figure, une seule bobine a été représentée pour en faciliter la compréhension. L'alimentation des bobines W est commandée par un interrupteur 11 pouvant être dans un calculateur moteur d’une voiture.
Le contacteur EC a également une fonction d'actionneur pour déplacer un levier (non représenté) agissant sur un lanceur muni d'un pignon pour le faire passer d'une position repos à une position engagée entre les dents d'une couronne de démarrage d'un moteur thermique.
Le limiteur de courant LC vise à limiter le pic de courant observable au démarrage du moteur électrique M. A cette fin, le limiteur de courant LC comporte une résistance R et un relai Rel1 de court-circuit de la résistance R commandé par un calculateur moteur Cale via un interrupteur I2.
Ainsi, lors d'une phase de fonctionnement du démarreur, la fermeture de l'interrupteur 11 commande l'excitation des bobines W du contacteur EC, ce qui provoque un déplacement de la plaquette de contact P en position de fermeture. Lors de l'appel en courant du moteur M, le relai rel 1 est ouvert en sorte que la résistance R permet de limiter le pic de courant du démarreur 10. Une fois le pic de courant passé, le calculateur Cale commande la fermeture du relai Rel1 de façon à court-circuiter la résistance R pour augmenter le courant circulant dans le moteur électrique M.
Dans le mode de réalisation de la figure 1a, le limiteur de courant LC est branché électriquement entre le contacteur EC et la borne B+ de la batterie Batt. Dans un autre mode de réalisation connu montré sur la figure 1b, le limiteur de courant LC est branché électriquement entre le contacteur EC et le moteur électrique M.
Dans les deux cas, en régime stabilisé, le courant s'établit dans le circuit via quatre bornes, à savoir les deux bornes B1, B2 du contacteur et les deux bornes B3, B4 du relai Rel1, ce qui engendre des pertes Joules importantes.
En outre, l'intégration du limiteur de courant LC dans le démarreur 10 peut causer des problèmes d'encombrement.
L’invention vise à remédier efficacement aux inconvénients des architectures existantes en proposant un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comprenant:
- un moteur électrique,
- un contacteur pour commander l'alimentation dudit moteur électrique, ledit contacteur comportant une première borne et une deuxième borne, ainsi qu'une plaquette de contact mobile entre une position ouverte et une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact relie électriquement entre elles la première borne et la deuxième borne, caractérisé en ce que:
- une résistance est reliée électriquement entre la première borne et une borne positive d'une batterie,
- la deuxième borne du contacteur est reliée électriquement au moteur électrique, et
- un premier relai comporte un contact pour court-circuiter la résistance et la plaquette de contact en position de fermeture lorsque ledit premier relai est dans un état fermé.
L'invention permet ainsi, grâce au positionnement modifié du relai, de limiter à deux (au lieu de quatre) le nombre de bornes par lequel le courant passe pour alimenter le moteur électrique en régime établi. En effet, la plaquette de contact étant court-circuitée par le relai, le courant passe uniquement par les bornes du relai, ce qui limite les pertes joules. En outre, la résistance étant dissociée du relai, l'invention permet une intégration plus souple du limiteur de courant pour limiter son encombrement.
En d’autre terme le contact du premier relais est monté en parallèle de l’ensemble résistance et plaquette de contact en position de fermeture.
Selon un mode de réalisation, le contact est un contact normalement ouvert et en ce que ledit premier relai est activé pour passer de son état ouvert à son état fermé. Cela permet que dans le cas d’un problème de fermeture de contact du premier relais, le courant puisse toujours passer par la résistance et la plaquette de fermeture.
Selon une réalisation, le premier relai est externe au contacteur. Cela permet de limiter l'encombrement du contacteur.
Selon une réalisation, le premier relai comprend une première borne reliée électriquement entre la deuxième borne du contacteur et le moteur électrique et une deuxième borne reliée électriquement entre la résistance et la borne positive de la batterie.
Selon une réalisation, le premier relai est apte à être commandé par un calculateur moteur.
Selon une réalisation, le premier relai est commandé par une temporisation pour le maintenir en position ouverte pendant une durée correspondant à une durée d'un pic de courant lors de la mise en fonctionnement du moteur électrique.
Selon un exemple de ce mode de réalisation, la commande de la temporisation du premier relais est reliée à la même borne de commande de la bobine de l’actionneur ou des bobines de maintien et d’appel de l’actionneur. Cela pour intérêt qu’en cas de disfonctionnement de la fermeture de la plaquette de contact P (par exemple dû à du gel d’un liquide sur une borne du contact du contacteur dans la chambre de contact du contacteur), le démarreur peut tout de même alimenter son moteur électrique (même sans la fonction de limiteur de courant).
Selon un autre exemple de ce mode de réalisation, la commande de la temporisation du premier relais est reliée à la deuxième borne du contacteur. Cela permet d’enclencher la temporisation uniquement quand la plaquette de contact est en position fermée. Selon une réalisation, la temporisation est constituée par un dispositif électronique.
Selon une réalisation, le contacteur est apte à activer un levier pour avancer un pignon d'une position repos à une position engagée, et en ce qu'un deuxième relai comprenant un contact, dit de pré-engagement, est apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique par son contact.
Selon un exemple du mode de réalisation précédent, le contact du premier relais est un contact normalement fermé et en ce que ledit premier relai est activé avant l’activation du relais de pré-engagement pour que le premier relais passe de son état fermé à son état ouvert. Cela permet qu’en cas de disfonctionnement du premier relais que le démarreur puisse avoir toute sa puissance.
Selon un autre exemple de ce mode de réalisation, le premier relais est un contact normalement ouvert et en ce que le relais de pré-engagement est un contact normalement fermé. Cela permet qu’en cas de défaut du relais de pré-engagement, le démarreur puisse fonctionner.
Selon un autre exemple, le premier et le second relais sont des relais normalement ouvert.
Selon une réalisation, le relai de pré-engagement est apte à autoriser l'alimentation du moteur électrique par son contact après que la plaquette de contact soit passée en position de fermeture.
Selon une réalisation, le contact du relai de pré-engagement est relié électriquement entre la borne positive de la batterie et le nœud entre la résistance et le premier relai.
Selon une réalisation, le relai de pré-engagement est externe au contacteur.
Selon une réalisation, ledit démarreur est configuré pour que le premier relai soit ouvert en dernier lors d'un arrêt du démarreur. Cela permet de limiter la création d'arcs électriques susceptibles d'user les bornes du contacteur.
Selon une réalisation, ledit démarreur est configuré pour que le contacteur et le premier relai soient alternativement ouverts en dernier lors d'un arrêt du démarreur.
Selon une réalisation, la temporisation du premier relais est reliée à la commande du deuxième relais de pré-engagement.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1a, déjà décrite, est une représentation schématique illustrant une implantation connue d'un limiteur de courant dans un démarreur;
La figure 1b, déjà décrite, est une représentation schématique illustrant une autre implantation connue d'un limiteur de courant dans un démarreur;
La figure 2 est une représentation schématique illustrant un premier mode de réalisation d'un limiteur de courant selon l'invention;
Lesfigures 3 et 3bis sont chacune une représentation schématique illustrant un deuxième mode de réalisation d'un limiteur de courant selon l'invention selon deux exemples;
La figure 4 est une représentation schématique illustrant un mode de réalisation d'un limiteur de courant selon l'invention associé à un relai de préengagement du démarreur;
La figure 4bis représente un autre exemple du mode de réalisation précédent.
La figure 5 est une représentation schématique illustrant une variante du mode de réalisation de la figure 4 avec une temporisation.
La figure 5bis et la figure 5ter sont chacune une représentation schématique illustrant chacune une variante du mode de réalisation de la figure 4 avec un autre exemple d’une temporisation.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Par ailleurs, sur les figures, les éléments entourés par un cercle en pointillés correspondent à des éléments externes au contacteur.
La figure 2 montre un démarreur 10 comprenant un moteur électrique M monté entre une borne d'alimentation B+ de la batterie Batt et la masse.
Un contacteur EC commande l'alimentation du moteur électrique M. A cet effet, le contacteur EC comporte une première borne B1 reliée à la borne B+ via une résistance R et une deuxième borne B2 reliée électriquement au moteur électrique M, ainsi qu'une plaquette de contact P. La plaquette de contact P est mobile entre une position ouverte dans laquelle la plaquette P est éloignée des bornes B1 et B2 et une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact P relie électriquement entre elles les bornes B1 et B2 pour connecter électriquement le moteur M à la borne B+ de la batterie Batt.
Le contacteur EC comprend également au moins une bobine W, généralement deux à savoir une bobine d'appel et une bobine de maintien, pour pousser et maintenir la plaquette de contact P en position de fermeture. Sur la figure, une seule bobine a été représentée pour en faciliter la compréhension. L'alimentation des bobines W est commandée par l'interrupteur 11.
Le contacteur EC a également une fonction d'actionneur pour déplacer un levier (non représenté) agissant sur un lanceur muni d'un pignon pour le faire passer d'une position repos à une position engagée entre les dents d'une couronne de démarrage d'un moteur thermique.
Un limiteur de courant LC vise à limiter le pic de courant observable au démarrage du moteur électrique M. A cette fin, le limiteur de courant LC comporte la résistance R et un relai Rel1 de court-circuit de la résistance R commandé par le calculateur moteur Cale via l'interrupteur I2. Le relai Rel1 est externe au contacteur EC.
En outre, le relai Rel1 comporte un contact normalement ouvert pour courtcircuiter la résistance R et la plaquette de contact P en position de fermeture lorsqu'il est activé pour passer dans un état fermé.
A cet effet, le relai Rel1 comprend une borne B3 reliée électriquement entre la borne B2 du contacteur EC et le moteur électrique M ainsi qu'une borne B4 reliée électriquement entre la résistance R et la borne positive B+ de la batterie Batt. Autrement dit, le relai Rel1 est branché électriquement en parallèle de l'ensemble contacteur EC-résistance R.
Lors d'une phase de fonctionnement du démarreur 10, la fermeture de l'interrupteur 11 commande l'excitation des bobines W du contacteur EC, ce qui provoque un déplacement de la plaquette de contact P en position de fermeture. Lors de l'appel en courant du moteur M, le relai rel 1 est ouvert en sorte que la résistance R permet de limiter le pic de courant du démarreur 10. Une fois le pic de courant passé, le calculateur Cale commande, via l'interrupteur I2, la fermeture du relai Rel1 de façon à court-circuiter la résistance R pour augmenter le courant circulant dans le moteur électrique M.
L'invention permet ainsi de limiter à deux le nombre de bornes par lequel le courant passe pour alimenter le moteur électrique M en régime établi. En effet, la plaquette de contact P étant court-circuitée par le relai Rel1, le courant passe uniquement par les bornes B3 et B4 du relai Rel1, ce qui limite les pertes joules.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les éléments sont identique sauf en ce que le relai Rel1 est commandé par une temporisation Temp pour le maintenir en position ouverte pendant une durée correspondant à la durée du pic de courant avant sa fermeture. La temporisation Temp pourra être constituée par un dispositif électronique. La figure 3, représente un exemple de temporisation par un dispositif électronique t. Le dispositif électronique de temporisation t est commandé par l’interrupteur 11 du calculateur moteur. Ainsi, la commande du dispositif de temporisation du premier relais est reliée à la même borne de commande de la bobine W du contacteur ou des bobines de maintien et d’appel du contacteur. Cela pour intérêt qu’en cas de disfonctionnement de la fermeture de la plaquette de contact P, le démarreur peut tout de même alimenter son moteur électrique (même sans la fonction de limiteur de courant).
Selon un autre exemple de ce mode de réalisation représenté sur la figure 3bis, Dans cet exemple, le dispositif de temporisation t a son entrée de commande reliée à la borne B2. Cela permet d’enclencher la temporisation temp uniquement quand la plaquette de contact est en position fermée.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, un deuxième relai Rel2, dit de pré-engagement comprend un contact apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique M. De préférence, le contact du relai de pré-engagement Rel2 est relié électriquement entre la borne positive B+ de la batterie Batt et le nœud entre la résistance R et le contact du relai Rel1. En d’autre terme, le relais de pré-engagement comprend une borne Bip reliée à la borne positive de la batterie et une borne B2p reliée à la fois à la résistance et à la borne B4 du contact du premier relais. Le relai de préengagement Rel2 est commandé par le calculateur Cale via l'interrupteur 13. Ce relais de pré-engagement peut être externe au contacteur EC.
Lors d'une phase de fonctionnement du démarreur 10, la fermeture de l'interrupteur 11 commande l'excitation des bobines W du contacteur EC, ce qui provoque un déplacement de la plaquette de contact P en position de fermeture et donc également un déplacement du pignon de la position repos vers la position engagée. Au cours de ce déplacement, l'interrupteur I3 étant ouvert, le relai Rel2 empêche l'alimentation du moteur M.
Une fois le pignon en position engagée, le calculateur Cale commande, via l'interrupteur 13, la fermeture du relai Rel2, ce qui engendre l'alimentation du moteur électrique M.
Lors de l'appel en courant du moteur M, le relai rel1 est ouvert en sorte que la résistance R permet de limiter le pic de courant du démarreur 10. Une fois le pic de courant passé, le calculateur Cale commande, via l'interrupteur I2, la fermeture du relai Rel1 de façon à court-circuiter la résistance R pour augmenter le courant circulant dans le moteur électrique M.
Selon exemple de commande de ce mode de réalisation, on commande la fermeture du deuxième relais dit de pré-engagement et du premier relais avant de commander l’alimentation des bobines W du contacteur. Cela permet de réaliser un mode de pré-rotation du pignon pour tourner le pignon avant qu’il se déplace vers la couronne. Cela est particulièrement avantageux quand la couronne tourne encore très rapidement lorsque le moteur est en cours d’arrêt.
Selon un exemple de ce mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 4 bis, le premier relais est commandé par une temporisation d’un dispositif de temporisation. En l’occurrence, le dispositif de temporisation de ce premier relais est commandé par l’interrupteur I2. En d’autre terme, la commande du dispositif de temporisation t du premier relais est reliée à la commande du deuxième relais. Selon un autre exemple non représenté, la commande de la temporisation peut être aussi être reliée électriquement au nœud de la deuxième borne B2 du contacteur, la borne B3 du premier relais et au moteur électrique comme représentée à la figure 3bis. Selon encore un autre exemple non représenté, la commande de la temporisation peut être aussi être reliée électriquement à la borne d’alimentation de la bobine W ou des bobines d’appel et de maintien du contacteur EC.
L’intérêt de cette temporisation est de s’affranchir d’une connexion entre le calculateur et le premier relais.
Dans le mode de réalisation le démarreur comprend en outre un dispositif de temporisation commandant le relais de pré-engagement. La figure 5 représente un exemple de ce mode de réalisation. Le dispositif de temporisation t2 du premier relais ainsi que le dispositif de temporisation t1 du deuxième relais ont chacun la commande reliée électriquement à la borne d’alimentation de la bobine ou des bobines W du contacteur. L’interrupteur 11 commande donc à la fois les bobines W du contacteur ainsi que les dispositifs de temporisation du premier relais et du deuxième relais dit de pré-engagement.
Ce mode de réalisation permet de n’avoir qu’une commande par le calculateur moteur et donc qu’un seul fil de connexion électrique relié du démarreur au calculateur moteur.
Le dispositif de temporisation T1 du premier relais comprend une temporisation d’une durée plus courte que la temporisation du dispositif de temporisation T2 du deuxième relais ;
Selon un autre exemple, représenté sur la figure 5bis, la première temporisation t1 commande à la fois le deuxième relais dit de prèengagement et la commande du deuxième dispositif de temporisation commandant le premier relais. Cet exemple est particulièrement avantageux si un seul élément peut comprendre les deux dispositifs de temporisations et deux sorties de manière à n’avoir qu’un seul raccordement électrique à la borne d’alimentations des bobines W du contacteur.
Selon un autre exemple, représenté sur la figure 5ter, le deuxième dispositif de temporisation t2 est commandé par le deuxième relais dit de préengagement. En d’autre terme l’entré de commande du deuxième dispositif de commande est reliée éclectiquement à la résistance et une borne B2p du relais de pré-encagement.
Selon un autre exemple non représenté, le deuxième dispositif de temporisation t2 est commandé par la fermeture du contact du contacteur. Autrement dit, la commande du deuxième dispositif de temporisation t2 est reliée électriquement nœud de la deuxième borne B2 du contacteur, la borne B3 du premier relais et au moteur électrique comme représentée à la figure 3bis.
Selon un exemple, le relai Rel1 et la résistance associée R sont internes au contacteur EC. L'invention procure ainsi une grande flexibilité dans l'implantation des éléments de limiteur de courant LC qui pourront indépendamment être intégrés ou non à l'intérieur du contacteur EC.
Le démarreur 10 pourra être configuré pour que le relai Rel1 soit ouvert en dernier, c’est-à-dire après le contacteur EC, lors d'un arrêt du démarreur 10. Cela permet de limiter la création d'arcs électriques susceptibles d'user les bornes du contacteur. Alternativement, le contacteur EC et le premier relai Rel1 sont alternativement ouverts en dernier lors d'un arrêt du démarreur 10, c’est-à-dire que d'une activation à l'autre du démarreur 10, on change le dernier de ces deux éléments à ouvrir lors de l'arrêt.
Selon les différents exemples des modes de réalisations, le premier relais Rel1 ou le deuxième relais Rel2 peuvent être intégré dans le contacteur, notamment dans la partie capot ou fixé au contacteur.
Selon les différents exemples des modes de réalisations, les interrupteurs 11, I2 I3 peuvent être aussi des relais commandés par le calculateur.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Démarreur (10) pour moteur thermique de véhicule automobile comprenant:
    - un moteur électrique (M),
    - un contacteur (EC) pour commander l'alimentation dudit moteur électrique (M), ledit contacteur (EC) comportant une première borne (B1) et une deuxième borne (B2), ainsi qu'une plaquette de contact (P) mobile entre une position ouverte et une position de fermeture dans laquelle la plaquette de contact (P) relie électriquement entre elles la première borne (B1) et la deuxième borne (B2), caractérisé en ce que:
    - une résistance (R) est reliée électriquement entre la première borne (B1) et une borne positive (B+) d'une batterie (Batt),
    - la deuxième borne (B2) du contacteur (EC) est reliée électriquement au moteur électrique (M), et
    - un premier relai (Rel1) comporte un contact pour court-circuiter la résistance (R) et la plaquette de contact (P) en position de fermeture lorsque ledit premier relai (Rel1) est dans un état fermé.
  2. 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier relai (Rel1) est externe au contacteur (EC).
  3. 3. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier relai (Rel1 ) comprend une première borne (B3) reliée électriquement entre la deuxième borne (B2) du contacteur (EC) et le moteur électrique (M) et une deuxième borne (B4) reliée électriquement entre la résistance (R) et la borne positive (B+) de la batterie (Batt).
  4. 4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier relai (Rel1) est apte à être commandé par un calculateur moteur (Cale).
  5. 5. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier relai (Rel1) est commandé par une temporisation (Temp) pour le maintenir en position ouverte pendant une durée correspondant à une durée d'un pic de courant lors de la mise en fonctionnement du moteur électrique (M).
  6. 6. Démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la temporisation (Temp) est constituée par un dispositif électronique
  7. 7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le contacteur (EC) est apte à activer un levier pour avancer un pignon d'une position repos à une position engagée, et en ce qu'un deuxième relai (Rel2), dit de pré-engagement, est apte à autoriser ou empêcher l'alimentation du moteur électrique (M).
  8. 8. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel2) est apte à autoriser l’alimentation du moteur électrique (M) après que la plaquette de contact (P) soit passée en position de fermeture.
  9. 9. Démarreur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel2) est relié électriquement entre la borne positive (B+) de la batterie (Batt) et le nœud entre la résistance (R) et le premier relai (Rel1).
  10. 10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le relai de pré-engagement (Rel2) est externe au contacteur (EC).
  11. 11. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est configuré pour que le premier relai (Rel1) soit ouvert après le contacteur EC.
  12. 12. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est configuré pour que le contacteur (EC) et le premier relai (Rel1) soient alternativement ouverts en dernier.
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