WO2017178760A1 - Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees - Google Patents

Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees Download PDF

Info

Publication number
WO2017178760A1
WO2017178760A1 PCT/FR2017/050881 FR2017050881W WO2017178760A1 WO 2017178760 A1 WO2017178760 A1 WO 2017178760A1 FR 2017050881 W FR2017050881 W FR 2017050881W WO 2017178760 A1 WO2017178760 A1 WO 2017178760A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
starter
starter according
accumulation
separate windings
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/050881
Other languages
English (en)
Inventor
Nicolas Labbe
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Publication of WO2017178760A1 publication Critical patent/WO2017178760A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00

Definitions

  • the invention relates to an improved performance engine engine starter.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of motor vehicle thermal motor starters.
  • a starter is provided with a launcher capable of transmitting rotational energy to the crankshaft of the engine by means of a pinion meshing with a starting ring of the engine.
  • an inductive type filtering device in the power circuit of the starter.
  • a filtering device described in particular in document PCT / FR201 1/052638 comprises a primary winding circuit intended to be inserted in series into said power circuit, as well as a secondary winding circuit mounted in short circuit. .
  • the addition of the primary winding causes the series of an associated resistor in the power circuit to be put in series, which has the effect of reducing the torque and speed performance of the starter.
  • Figure 1 shows the power and speed / torque characteristics respectively for a 2.2kW power starter (see curves C22_P and C22_RC), a 1 .8kW power starter (see curves C18_P and C18_RC), and a 1 .8kW power starter equipped with a filtering device (see curves C18HCF_P and C18HCF_RC).
  • an electric motor comprising wound poles and / or permanent magnets and a set of separate windings
  • a torque increase device provided with a first so-called transformation coil connected in series with said set of separate windings connected to ground and a second coil, called accumulation coil, for storing magnetic energy and restoring said magnetic energy to said transformation coil for this transforming coil to transform that magnetic energy into a current flowing in said set of separate windings.
  • said transformation and accumulation coils are mounted co-axially with respect to each other.
  • said transformation and accumulation coils are mounted around a magnetic core.
  • said magnetic core comprises two half-cores separated axially by an air gap.
  • said transformation and accumulation coils are mounted inside a yoke closed at its axial ends by two washers to close a reluctance flow path.
  • said magnetic core comprises at least one magnet mounted axially between a closure washer and said magnetic core.
  • said starter comprises a current cut-off device in at least one current direction electrically mounted between a ground and said transformation coil.
  • said cutoff member is constituted by a diode.
  • said starter comprises a contactor provided with a movable core, said cutoff member being constituted by a mechanical power contact controlled by said movable core of said contactor.
  • said starter comprises a holding coil and a switching member, said switching member and said accumulation coil being electrically connected together in parallel with said holding coil.
  • said switching member is constituted by a mechanical power contact.
  • said switching member is constituted by a MOSFET adapted to be controlled by a control unit.
  • the control unit can access the starter voltage Udem and control the opening or closing of the MOFSET (power transistor) depending on the voltage Udem of the starter.
  • said control unit is configured to control a charging phase during a stall phase of a freewheel of said starter and a discharge phase during a hooking phase of said freewheel of said starter.
  • said set of separate windings is formed by a coil of the concentrated type.
  • said set of separate windings is formed by a corrugated type winding.
  • FIG. 1 already described, shows power and speed / torque characteristics respectively for a 2.2kW power starter, a 1.8kW power starter, and a 1.8kW power starter equipped with a filtering device according to the state of the art;
  • FIG. 2 is a block diagram of an electric circuit of the starter according to the invention integrating a first embodiment of the ITB torque increase device for "Inrush Torq Booster" in English (or torque maximizer at startup );
  • FIG. 3 represents a time diagram of the currents flowing in the set of separate windings, in the storage coil, and the corresponding pre-polarization flow during a charging phase and during a discharge phase of the system;
  • FIG. 4 is a block diagram of an electric circuit of the starter according to the invention integrating a second embodiment of the RTB type torque increase device for "Runup Torq Booster" in English (or periodic torque maximizer );
  • FIG. 5 shows the speed curves of the starter and the heat engine as well as curves showing the charging and discharging phases of the RTB device;
  • Figure 6 shows the power and speed / torque characteristics respectively for a 2.2kW power starter, a 1.8kW power starter, and a 1.8kW power starter equipped with a boost device. torque pair according to the present invention
  • Figure 7 is a schematic longitudinal sectional view of a torque increase device obtained from a filtering device according to the state of the art
  • Figures 8a to 8d are a schematic cross-sectional view of various embodiments of a stator according to the present invention provided with a set of separate windings
  • FIG. 2 shows a starter comprising a DCM DC electric motor with wound poles and / or permanent magnets and a set of separate windings Wm, an electromagnetic contactor EC, and a torque increasing device.
  • the contactor EC is here a contactor with mechanical double power contacts K1, K2 comprising a Wapp call coil and a Wmnt holding coil.
  • the closing of a starting contact CS of the vehicle controls the excitation of the Wapp and Wmnt call coils causing a displacement of a movable core NM capable of generating the closing of the power contacts K1, K2 according to a well sequencing. known to those skilled in the art which will not be detailed here.
  • the Bapp coils are each associated with corresponding resistance Rapp and Rmnt.
  • the resistor Rcmd is connected in series with the start contact CS, while the resistors Rcnt and RL are connected in series between the contact K2 and the resistor Rbatt of the battery.
  • the battery delivers a voltage
  • the torque increase device DAC is provided with a first coil W1, called transformation, connected in series with the set of separate windings Wm electrically connected to ground.
  • the power contact K1 is connected between the transformation coil W1 and the ground.
  • the torque increase device DAC also comprises a second coil W2, called accumulation.
  • a switching member K3 and the storage coil W2 are electrically connected in parallel with the holding coil Wmnt.
  • the switching member K3 is in this case constituted by a relay.
  • the curve corresponds to the current flowing through the coil W1
  • the curve 11 "corresponds to the current traversing the DCM electric motor without the use of the device DAC
  • the curve i2 corresponds to the current flowing through the accumulation coil W2
  • a charging phase Pch the closing of the contact K3 allows the storage coil W2 to store magnetic energy, and the closing of the starting contact CS causes the supply of the coil ppel Wapp causing displacement of the moving core NM of the contactor EC, which controls the closing of the contacts K1 and K2.
  • the contact K3 is open after the closure of K1 so that the energy stored by the accumulation coil W2 can be restored to the transformation coil W1.
  • the coil W1 then transforms this energy into a current flowing in the set of separate windings Wm.
  • the opening of the contact K3 after the closure of the contact K1 makes it possible to avoid the creation of electric arcs at the beginning of the discharge phase. .
  • the strong initial peak of current I1 intervening at the closing of the power contact CP is clipped to obtain the current 11.
  • the operation in the ITB configuration makes it possible to provide a surplus of torque without the additional current that would be necessary without the device, indirectly the invention makes it possible to limit the current for the same reference torque required, thus limiting the stress on the brushes in electrical wear.
  • the RTB type configuration for "Runup Torq Booster" shown in FIG. 4 makes it possible to repeat the charging phases Pch and discharge Pdech of the accumulation coil W2.
  • the mechanical contact K1 is replaced by a diode D electrically mounted between the ground and the transformation coil W1.
  • Diode D is able to block a flow direction of the current.
  • the switching relay K3 is replaced by a MOSFET referenced M controlled by a control unit UC.
  • the control unit UC may for example take the form of the engine computer. Alternatively, it may be a dedicated computer.
  • Figure 5 shows the time evolution curves of the engine speed (Qmth), the speed of the starter (Qdem) and the voltage of the battery (Ubatt) during the implementation of the configuration of RTB type.
  • control unit UC can control a charging phase Pch by closing the MOSFET M during a stall phase Pd of the freewheel of the starter, that is to say when the crown the thermal engine rotates faster than the motor shaft of the starter and a discharge phase Pdech by opening the MOSFET M during a hooking phase Pa of the freewheel of the starter, that is to say when the pinion of the starter drives the crown of the engine.
  • Operation in the RTB configuration (high speed start, freewheel hangup) allows, as in the ITB configuration, to provide extra torque without extra power.
  • the current, locked rotor, passing through the brushes is lower than that of a motor of the prior art. So we have less wear Broom.
  • Figure 6 shows the power and speed / torque characteristics respectively for a 2.2kW power starter (see curves C22_P and C22_RC), a 1 .8kW power starter (see curves C18_P and C18_RC), of a 1 .8kW power starter equipped with a filter device according to the state of the art (see curves C18HCF_P and C18HCF_RC) and a starter of power of 1 .8kW equipped with a device for increasing the torque DAC (see curves C18DAC_P and C18DAC_RC).
  • the power curve C18DAC_P substantially follows the power curve of the higher power starter C22_P and then follow the curve of the 1 .8kW power starter used alone.
  • the torque increase device DAC can be obtained from the modification of an inductive type filtering device described in document PCT / FR201 1/052638.
  • the DAC device is mechanically fixed to an outer casing of the starter, near the contactor EC.
  • the torque increase device DAC comprises a carcass C made of magnetic material such as steel, as well as the transformation coil W1 and the accumulation coil W2, preferably made of copper.
  • the carcass C comprises a cylinder head YO X axis, two closure parts CM, CM 'to close the path of the reluctance flow, and an axial magnetic core NA around which are arranged the coils W1, W2.
  • the coils W1 and W2 are thus mounted co-axially relative to each other.
  • the accumulation coil W2 may be wound around an electrically conductive tube T (for example copper or aluminum) split along its entire length so as not to generate a short circuit.
  • the advantage of using the conductive tube is that the method of manufacturing HCF is reused by adding a cutting step to make the slot of the conductive tube.
  • the accumulation coil W2 may be wound around a tube of electrical insulating material.
  • the coil W2 can be made from a conductive wire comprising an adhering Thermo layer. In this case, the torque increasing device is devoid of tube. In other words the coil W2 is wound around and vis-à-vis the coil W1.
  • the core NA comprises two half-cores separated axially by an air gap E.
  • an air gap in the magnetic circuit C, Y0, CM, CM ' makes it possible to reach the saturation of the magnetic circuit later.
  • the core NA may also comprise at least one magnet A 'mounted axially between a closure washer CM, CM' and the core NA.
  • the stator 10 comprises a metal yoke 1 1 and poles with permanent magnets 12 and / or wound poles 12 'for producing an inductive field.
  • the stator 10 comprises four wound poles 12 '(see FIG.
  • the set of separate windings Wm may be formed by a winding of the corrugated type.
  • the corrugated winding comprises a plurality of turns traveling through the spaces between the poles 12, 13 of the stator 10. The turns are formed from a plurality of continuous electrical conductors.
  • the set of separate windings Wm is formed by a winding of concentrated type.
  • a coil consists of coils wound around the poles 12, 13 of the stator 10. These coils are each formed from a continuous electrical conductor.
  • stator 10 it will be possible to "shunt" (short-circuit) the stator 10 by implantation of parts 17 (see Figure 8a) for example based on steel at the ends of the poles. These parts aim to deflux the armature 14.
  • a diode is connected in parallel with the holding coil. This diode makes it possible to process the overvoltage related to the current variation across Wm.
  • This diode may for example be connected in parallel with the coil Wm of the example shown in FIG. 2 or FIG. 4. Another example is that the diode is a zener diode.
  • the various elements of the electric circuit of the starter may be replaced by any other equivalent by the skilled person.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement surun démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant: -un moteur électrique (DCM) comprenant des pôles bobinés et/ou à aimants permanents et un ensemble d'enroulements séparés (Wm), -un dispositif d'augmentation du couple (DAC) muni d'une première bobine (W1), dite de transformation, montée en série avec ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm) connectés à la masse et d'une deuxième bobine (W2), dite d'accumulation, pour emmagasiner une énergie magnétique et restituer ladite énergie magnétique à ladite bobine de transformation (W1) pour que cette bobine de transformation (W1) transforme cette énergie magnétique en un courant circulant dans ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm).

Description

DEMARREUR DE MOTEUR THERMIQUE A PERFORMANCES
AMELIOREES
L'invention porte sur un démarreur de moteur thermique à performances améliorées. De manière générale, l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des démarreurs pour moteur thermique de véhicules automobiles.
De façon connue en soi, un démarreur est pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation au vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'un pignon engrenant avec une couronne de démarrage du moteur thermique.
Lors de la mise sous tension d'un démarreur pour assurer le démarrage du moteur thermique, il se produit un appel de courant important qui est proche du niveau de courant de court-circuit du démarreur, à savoir, un courant de l'ordre de 1000 Ampères. Cet appel de courant à la mise sous tension du démarreur décroît ensuite en intensité à mesure que l'induit du démarreur, correspondant au rotor de la machine, monte en vitesse. A ce pic initial de courant correspond une chute conséquente de la tension aux bornes de la batterie.
Afin d'écrêter le pic de courant du démarreur au moment de son activation, il est connu de monter un dispositif de filtrage de type inductif dans le circuit de puissance du démarreur. Un tel dispositif de filtrage décrit notamment dans le document PCT/FR201 1/052638 comporte un circuit d'enroulement primaire destiné à s'insérer en série dans ledit circuit de puissance, ainsi qu'un circuit d'enroulement secondaire monté en court-circuit. L'ajout de l'enroulement primaire engendre la mise en série d'une résistance associée dans le circuit de puissance, ce qui a pour effet de diminuer les performances en couple et en vitesse du démarreur. La figure 1 montre ainsi les caractéristiques de puissance et de régime/couple respectivement pour un démarreur de puissance 2.2kW (cf. courbes C22_P et C22_RC), d'un démarreur de puissance 1 .8kW (cf. courbes C18_P et C18_RC), et d'un démarreur de puissance 1 .8kW équipé d'un dispositif de filtrage (cf. courbes C18HCF_P et C18HCF_RC).
On remarque une nette diminution des performances du démarreur de 1 .8kW équipé d'un dispositif de filtrage par rapport aux performances du démarreur de 1 .8kW fonctionnant seul.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant:
- un moteur électrique comprenant des pôles bobinés et/ou à aimants permanents et un ensemble d'enroulements séparés,
- un dispositif d'augmentation du couple muni d'une première bobine, dite de transformation, montée en série avec ledit ensemble d'enroulements séparés connectés à la masse et d'une deuxième bobine, dite d'accumulation, pour emmagasiner une énergie magnétique et restituer ladite énergie magnétique à ladite bobine de transformation pour que cette bobine de transformation transforme cette énergie magnétique en un courant circulant dans ledit ensemble d'enroulements séparés.
Ainsi le courant, à rotor bloqué, passant par les balais est inférieur à celui d'un moteur de l'art antérieur. Ainsi on a moins d'usure Balai. Selon une réalisation, lesdites bobines de transformation et d'accumulation sont montées de façon co-axiale l'une par rapport à l'autre.
Selon une réalisation, lesdites bobines de transformation et d'accumulation sont montées autour d'un noyau magnétique.
Selon une réalisation, ledit noyau magnétique comprend deux demi-noyaux séparés axialement par un entrefer.
Selon une réalisation, lesdites bobines de transformation et d'accumulation sont montées à l'intérieur d'une culasse fermée à ses extrémités axiales par deux rondelles pour fermer un trajet de flux à réluctance.
Selon une réalisation, ledit noyau magnétique comporte au moins un aimant monté axialement entre une rondelle de fermeture et ledit noyau magnétique. Selon une réalisation, ledit démarreur comporte un organe de coupure de courant dans au moins un sens de courant monté électriquement entre une masse et ladite bobine de transformation.
Selon une réalisation, ledit organe de coupure est constitué par une diode. Selon une réalisation, ledit démarreur comporte un contacteur muni d'un noyau mobile, ledit organe de coupure étant constitué par un contact mécanique de puissance commandé par ledit noyau mobile dudit contacteur.
Selon une réalisation, ledit démarreur comporte une bobine de maintien et un organe de commutation, ledit organe de commutation et ladite bobine d'accumulation étant montés électriquement ensemble en parallèle avec ladite bobine de maintien.
Selon une réalisation, ledit organe de commutation est constitué par un contact mécanique de puissance.
Selon une réalisation, ledit organe de commutation est constitué par un MOSFET apte à être commandé par une unité de commande.
L'unité de commande peut avoir accès à la tension Udem du démarreur et commande l'ouverture ou la fermeture du MOFSET (transistor de puissance) en fonction de la tension Udem du démarreur. La tension Udem et Ubat sont identique à l'exception d'un décollage de tension = R cable X courant. Udem et Ubat se suivent donc.
Selon une réalisation, ladite unité de commande est configurée pour commander une phase de charge lors d'une phase de décrochage d'une roue libre dudit démarreur et une phase de décharge lors d'une phase d'accrochage de ladite roue libre dudit démarreur. Selon une réalisation, ledit ensemble d'enroulements séparés est formé par un bobinage de type concentré.
Selon une réalisation, ledit ensemble d'enroulements séparés est formé par un bobinage de type ondulé. 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 1 , déjà décrite, montre les caractéristiques de puissance et de régime/couple respectivement pour un démarreur de puissance 2.2kW, d'un démarreur de puissance 1 .8kW, et d'un démarreur de puissance 1 .8kW équipé d'un dispositif de filtrage selon l'état de la technique;
La figure 2 est un schéma de principe d'un circuit électrique du démarreur selon l'invention intégrant un premier mode de réalisation du dispositif d'augmentation du couple de type ITB pour "Inrush Torq Booster" en anglais (ou maximiseur de couple au démarrage);
La figure 3 représente un diagramme temporel des courants circulant dans l'ensemble d'enroulements séparés, dans la bobine d'accumulation, et du flux de pré-polarisation correspondant lors d'une phase de charge et lors d'une phase de décharge du système;
La figure 4 est un schéma de principe d'un circuit électrique du démarreur selon l'invention intégrant un deuxième mode de réalisation du dispositif d'augmentation du couple dit de type RTB pour "Runup Torq Booster" en anglais (ou maximiseur de couple périodique); La figure 5 représente des courbes de régime du démarreur et du moteur thermique ainsi que des courbes mettant en évidence les phases de charge et de décharge du dispositif de type RTB;
La figure 6 montre les caractéristiques de puissance et de régime/couple respectivement pour un démarreur de puissance 2.2kW, d'un démarreur de puissance 1 .8kW, et d'un démarreur de puissance 1 .8kW équipé d'un dispositif d'augmentation de couple selon la présente invention;
La figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif d'augmentation du couple obtenu à partir d'un dispositif de filtrage selon l'état de la technique; Les figures 8a à 8d sont une vue schématique en coupe transversale de différents modes de réalisation d'un stator selon la présente invention muni d'un ensemble d'enroulements séparés;
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
La figure 2 montre un démarreur comprenant un moteur électrique à courant continu DCM muni de pôles bobinés et/ou à aimants permanents ainsi qu'un ensemble d'enroulements séparés Wm, un contacteur électromagnétique EC, et d'un dispositif d'augmentation de couple DAC. Le contacteur EC est ici un contacteur à double contacts mécaniques de puissance K1 , K2 comprenant une bobine d'appel Wapp et d'une bobine de maintien Wmnt. La fermeture d'un contact de démarrage CS du véhicule commande l'excitation des bobines d'appel Wapp et de maintien Wmnt provoquant un déplacement d'un noyau mobile NM apte à générer la fermeture des contacts de puissance K1 , K2 selon un séquencement bien connu de l'homme du métier qui ne sera pas détaillé ici. Les bobines Bapp sont associées chacune à résistance correspondante Rapp et Rmnt. La résistance Rcmd est branchée en série avec le contact de démarrage CS, tandis que les résistances Rcnt et RL sont connectées en série entre le contact K2 et la résistance Rbatt de la batterie. La batterie délivre une tension référencée UObatt.
Le dispositif d'augmentation du couple DAC est muni d'une première bobine W1 , dite de transformation, montée en série avec l'ensemble d'enroulements séparés Wm connecté électriquement à la masse. Le contact de puissance K1 est monté entre la bobine de transformation W1 et la masse.
Le dispositif d'augmentation de couple DAC comporte également une deuxième bobine W2, dite d'accumulation. Un organe de commutation K3 et la bobine d'accumulation W2 sont montés ensemble électriquement en parallèle de la bobine de maintien Wmnt. L'organe de commutation K3 est en l'occurrence constitué par un relai. On décrit ci-après, en référence avec les figures 2 et 3, le fonctionnement du démarreur dans une configuration dite ITB (acronyme pour "Inruch Torq Booster" en anglais) suivant laquelle le dispositif est mis en œuvre une seule fois au moment du démarrage. Sur la figure 3, la courbe il correspond au courant parcourant la bobine W1 , la courbe il ' correspond au courant parcourant la bobine correspondante d'un dispositif de filtrage inductif selon l'état de la technique, et la courbe il " correspond au courant parcourant le moteur électrique DCM sans l'utilisation du dispositif DAC. La courbe i2 correspond au courant parcourant la bobine d'accumulation W2, et la courbe i2' correspond au courant parcourant une bobine correspondante d'un dispositif de filtrage inductif selon l'état de la technique. Les courbes φ et φ' correspondent au flux de pré-polarisation observable respectivement lors de la mise en œuvre de l'invention et lors de la mise en œuvre d'un dispositif de filtrage inductif selon l'état de la technique. Dans une phase de charge Pch, la fermeture du contact K3 permet à la bobine d'accumulation W2 d'emmagasiner de l'énergie magnétique. La fermeture du contact de démarrage CS entraîne l'alimentation de la bobine d'appel Wapp engendrant le déplacement du noyau mobile NM du contacteur EC, lequel commande la fermeture des contacts K1 et K2. Dans une phase de décharge Pdech, le contact K3 est ouvert après la fermeture de K1 de telle façon que l'énergie emmagasinée par la bobine d'accumulation W2 puisse être restituée à la bobine de transformation W1 . La bobine W1 transforme alors cette énergie en un courant circulant dans l'ensemble d'enroulements séparés Wm. L'ouverture du contact K3 après la fermeture du contact K1 permet d'éviter la création d'arcs électriques au début de la phase de décharge.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le fort pic initial de courant il " intervenant à la fermeture du contact de puissance CP est écrêté pour obtenir le courant il . En outre, le fonctionnement dans la configuration ITB (départ à vitesse quasi nulle) permet de procurer un surplus de couple sans le supplément de courant qui serait nécessaire sans le dispositif. De manière indirecte, l'invention permet de limiter le courant pour une même référence de couple requis. On limite ainsi la sollicitation des balais en usure électrique. La configuration de type RTB pour "Runup Torq Booster" montrée à la figure 4 permet de répéter les phases de charge Pch et de décharge Pdech de la bobine d'accumulation W2. A cet effet, le contact mécanique K1 est remplacé par une diode D montée électriquement entre la masse et la bobine de transformation W1 . La diode D est apte à bloquer un sens de circulation du courant. Par ailleurs, le relai de commutation K3 est remplacé par un MOSFET référencé M commandé par une unité de commande UC. L'unité de commande UC pourra par exemple prendre la forme du calculateur moteur. En variante, il pourra s'agir d'un calculateur dédié. La figure 5 montre les courbes d'évolution temporelle du régime moteur (Qmth), du régime du démarreur (Qdem) et de la tension de la batterie (Ubatt) lors de la mise en œuvre de la configuration de type RTB. Comme cela ressort de cette figure, l'unité de commande UC peut commander une phase de charge Pch par fermeture du MOSFET M lors d'une phase de décrochage Pd de la roue libre du démarreur, c'est-à-dire lorsque la couronne du moteur thermique tourne plus vite que l'arbre moteur du démarreur et une phase de décharge Pdech par ouverture du MOSFET M lors d'une phase d'accrochage Pa de la roue libre du démarreur, c'est-à-dire lorsque le pignon du démarreur entraîne la couronne du moteur thermique. Le fonctionnement dans la configuration RTB (départ à vitesse élevée, au raccrochage de roue libre) permet, comme dans la configuration ITB, de procurer un surplus de couple sans supplément de courant. On obtient ainsi à iso-couple à rotor bloqué (ICC couple maxi), un effet de limitation de courant passant pas les balais avantageux vis-à-vis de la chute de tension à la batterie en charge. En effet, le courant, à rotor bloqué, passant par les balais est inférieur à celui d'un moteur de l'art antérieur. Ainsi on a moins d'usure Balai.
La figure 6 montre les caractéristiques de puissance et de régime/couple respectivement pour un démarreur de puissance de 2.2kW (cf. courbes C22_P et C22_RC), d'un démarreur de puissance de 1 .8kW (cf. courbes C18_P et C18_RC), d'un démarreur de puissance de 1 .8kW équipé d'un dispositif de filtrage selon l'état de la technique (cf. courbes C18HCF_P et C18HCF_RC) et d'un démarreur de puissance de 1 .8kW équipé d'un dispositif d'augmentation du couple DAC (cf. courbes C18DAC_P et C18DAC_RC). On remarque une amélioration des performances du démarreur de 1 .8kW équipé du dispositif DAC par rapport aux performances du démarreur de 1 .8kW équipé du dispositif de filtrage. En effet, la courbe de puissance C18DAC_P suit sensiblement la courbe de puissance du démarreur de puissance supérieure C22_P pour ensuite suivre la courbe du démarreur de puissance de 1 .8kW utilisé seul.
Comme cela est visible sur la figure 7, le dispositif d'augmentation de couple DAC pourra être obtenu à partir de la modification d'un dispositif de filtrage de type inductif décrit dans le document PCT/FR201 1/052638. Le dispositif DAC est fixé mécaniquement à un carter extérieur du démarreur, à proximité du contacteur EC.
Le dispositif d'augmentation de couple DAC comporte une carcasse C en matériau magnétique tel que l'acier, ainsi que la bobine de transformation W1 et la bobine d'accumulation W2 de préférence réalisées en cuivre. La carcasse C comprend une culasse cylindrique YO d'axe X, deux pièces de fermeture CM, CM' pour fermer le trajet du flux à réluctance, et un noyau magnétique axial NA autour duquel sont agencés les bobines W1 , W2. Les bobines W1 et W2 sont ainsi montées de façon co-axiale l'une par rapport à l'autre.
La bobine d'accumulation W2 pourra être enroulée autour d'un tube conducteur électrique T (par exemple en cuivre ou en aluminium) fendu suivant toute sa longueur pour ne pas générer de court-circuit. L'avantage d'utiliser le tube conducteur est que l'on reutilise le procédé de fabrication du HCF en ajoutant une étape de découpe pour réaliser la fente du tube conducteur. Selon un autre exemple, La bobine d'accumulation W2 pourra être enroulée autour d'un tube en matière isolante électrique. Selon un autre mode de réalisation, la bobine W2 peut être réalisée à partir d'un fil conducteur comprenant une couche Thermo adhérant. Dans ce cas, le dispositif d'augmentation du couple est dépourvu de tube. Autrement dit la bobine W2 est bobiné autour et en vis-à-vis de la bobine W1 .
Alternativement, le noyau NA comprend deux demi-noyaux séparés axialement par un entrefer E. Un tel entrefer dans le circuit magnétique C, YO, CM, CM' permet d'atteindre plus tard la saturation du circuit magnétique. Le noyau NA pourra également comporter au moins un aimant A' monté axialement entre une rondelle de fermeture CM, CM' et le noyau NA.
On décrit ci-après, en référence avec les figures 8a, 8b, et 8c, la réalisation de l'ensemble d'enroulements séparé Wm dans le stator 10. Le stator 10 comporte une culasse métallique 1 1 et des pôles à aimants permanents 12 et/ou des pôles bobinés 12' destinés à produire un champ inducteur.
On pourra par exemple prévoir six aimants permanents 12 (cf. figure 8a) ou trois aimants permanents 12 et trois pièces polaires 13 correspondantes (cf. figure 8b). Les aimants 12 et les pièces polaires 13 sont conformés selon des segments cylindriques en étant angulairement répartis à intervalles réguliers à l'intérieur de la culasse 1 1 . Les aimants 12 et les pièces polaires 13 sont séparés uniformément de l'induit 14 par un entrefer 15. Alternativement, le stator 10 comporte quatre pôles bobinés 12' (cf. figure 8c). L'ensemble d'enroulements séparés Wm pourra être formé par un bobinage de type ondulé. Le bobinage ondulé comporte une pluralité de spires parcourant les espaces entre les pôles 12, 13 du stator 10. Les spires sont formées à partir d'une pluralité de conducteurs électriques continus.
En variante, l'ensemble d'enroulements séparés Wm est formé par un bobinage de type concentré. Un tel bobinage est constitué par des bobines enroulées autour des pôles 12, 13 du stator 10. Ces bobines sont formées chacune à partir d'un conducteur électrique continu.
Dans un mode de réalisation particulier, il sera possible de "shunter" (court- circuiter) le stator 10 par implantation de pièces 17 (cf. figure 8a) par exemple à base d'acier aux extrémités des pôles. Ces pièces visent à défluxer l'induit 14.
Dans un mode de réalisation particulier une diode est montée en parallèle avec la bobine de maintien. Cette diode permet de traiter la surtension liée à la variation de courant à travers Wm. Cette diode peut par exemple être montée en parallèle de la bobine Wm de l'exemple représenté sur la figure 2 ou la figure 4. Un autre exemple est que la diode est une diode Zener. Bien entendu, les différents éléments du circuit électrique du démarreur pourront être remplacés par tous autres équivalents par l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant:
- un moteur électrique (DCM) comprenant des pôles bobinés (12') et/ou à aimants permanents (12) et un ensemble d'enroulements séparés
(Wm),
- un dispositif d'augmentation du couple (DAC) muni d'une première bobine (W1 ), dite de transformation, montée en série avec ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm) connectés à la masse et d'une deuxième bobine (W2), dite d'accumulation, pour emmagasiner une énergie magnétique et restituer ladite énergie magnétique à ladite bobine de transformation (W1 ) pour que cette bobine de transformation (W1 ) transforme cette énergie magnétique en un courant circulant dans ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm).
2. Démarreur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdites bobines de transformation (W1 ) et d'accumulation (W2) sont montées de façon co-axiale l'une par rapport à l'autre.
3. Démarreur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites bobines de transformation (W1 ) et d'accumulation (W2) sont montées autour d'un noyau magnétique (NA).
4. Démarreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit noyau magnétique (NA) comprend deux demi-noyaux séparés axialement par un entrefer (E).
5. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites bobines de transformation (W1 ) et d'accumulation (W2) sont montées à l'intérieur d'une culasse (YO) fermée à ses extrémités axiales par deux rondelles (CM, CM') pour fermer un trajet de flux à réluctance.
6. Démarreur selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ledit noyau magnétique (NA) comporte au moins un aimant (Α') monté axialement entre une rondelle de fermeture (CM, CM') et ledit noyau magnétique (NA).
7. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de coupure de courant (K1 , D) dans au moins un sens de courant monté électriquement entre une masse et ladite bobine de transformation (W1 ).
8. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de coupure est constitué par une diode (D).
9. Démarreur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un contacteur (EC) muni d'un noyau mobile (NM), et en ce que ledit organe de coupure est constitué par un contact mécanique de puissance (K1 ) commandé par ledit noyau mobile (NM) dudit contacteur (EC).
10. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine de maintien (Wmnt) et un organe de commutation (K3, M), ledit organe de commutation (K3, M) et ladite bobine d'accumulation (W2) étant montés électriquement ensemble en parallèle avec ladite bobine de maintien (Wmnt).
1 1 . Démarreur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe de commutation est constitué par un contact mécanique de puissance (K3).
12. Démarreur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe de commutation est constitué par un MOSFET (M) apte à être commandé par une unité de commande (UC).
13. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce ladite unité de commande (UC) est configurée pour commander une phase de charge (Pch) lors d'une phase de décrochage d'une roue libre dudit démarreur et une phase de décharge (Pdech) lors d'une phase d'accrochage de ladite roue libre dudit démarreur.
14. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm) est formé par un bobinage de type concentré.
15. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit ensemble d'enroulements séparés (Wm) est formé par un bobinage de type ondulé.
PCT/FR2017/050881 2016-04-15 2017-04-12 Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees WO2017178760A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1653356A FR3050340B1 (fr) 2016-04-15 2016-04-15 Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees
FR1653356 2016-04-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017178760A1 true WO2017178760A1 (fr) 2017-10-19

Family

ID=56943606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2017/050881 WO2017178760A1 (fr) 2016-04-15 2017-04-12 Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3050340B1 (fr)
WO (1) WO2017178760A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7077092B2 (en) * 2003-02-28 2006-07-18 Denso Corporation Engine starter having starter motor
JP2008175172A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Mitsubishi Motors Corp エンジン始動制御装置
EP2579282A1 (fr) * 2011-10-07 2013-04-10 Valeo Equipements Electriques Moteur Circuit de démarreur de véhicule automobile comportant un dispositif de rehaussement de tension et démarreur équipé
US20150219059A1 (en) * 2014-02-04 2015-08-06 Denso Corporation Electromagnetic switch device for starter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7077092B2 (en) * 2003-02-28 2006-07-18 Denso Corporation Engine starter having starter motor
JP2008175172A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Mitsubishi Motors Corp エンジン始動制御装置
EP2579282A1 (fr) * 2011-10-07 2013-04-10 Valeo Equipements Electriques Moteur Circuit de démarreur de véhicule automobile comportant un dispositif de rehaussement de tension et démarreur équipé
US20150219059A1 (en) * 2014-02-04 2015-08-06 Denso Corporation Electromagnetic switch device for starter

Also Published As

Publication number Publication date
FR3050340B1 (fr) 2018-05-25
FR3050340A1 (fr) 2017-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2737198B1 (fr) Circuit de demarreur de vehicule automobile comportant un dispositif de rehaussement de tension et demarreur equipe
EP2564491B1 (fr) Machine electrique tournante en particulier pour un demarreur de vehicule automobile
WO2003088471A2 (fr) Agencement pour la mise en œuvre d'une machine electrique tournante polyphasee et reversible associee a un moteur thermique d'un vehicule automobile
WO2015110743A2 (fr) Porte-balais pour demarreur de vehicule automobile muni d'un systeme de protection thermique et demarreur de vehicule automobile correspondant
EP2233732B1 (fr) Dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile
EP2239455B1 (fr) Dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile
EP3257133A1 (fr) Systeme d'alimentation electrique des equipements electriques d'un vehicule automobile par une batterie a hautes performances, dispositif de limitation de courant correspondant et demarreur equipe
EP2649299B1 (fr) Circuit de demarreur pour vehicule automobile comportant un dispositif de rehaussement de tension de batterie et demarreur equipe
WO2017178760A1 (fr) Demarreur de moteur thermique a performances ameliorees
FR2930001A1 (fr) Dispositif de demarrage pour moteur a combustion interne, notamment de vehicule automobile.
WO2013014352A1 (fr) Circuit de demarreur de vehicule automobile comportant un dispositif de rehaussement de tension de batterie et demarreur equipe
EP3084938A2 (fr) Demarreur pour moteur thermique de vehicule automobile muni d'une machine electrique tournante a inducteur a poles saillants perfectionne et masse polaire correspondante
FR2641139A1 (fr)
EP2823179A1 (fr) Procede de limitation d'un courant d'appel dans un circuit electrique de puissance d'un demarreur de vehicule automobile, circuit electrique, limiteur de courant et demarreur correspondants
FR3065597A1 (fr) Moteur a courant continu
WO2015001246A2 (fr) Dispositif de rehaussement de tension de demarreur et combinaison correspondante d'un demarreur et dudit dispositif de rehaussement de tension
WO2016162635A1 (fr) Stator de demarreur pour vehicule automobile a plage de remanence optimisee
FR3054743B1 (fr) Bobine pour machine electrique tournante
FR3060902A1 (fr) Demarreur de moteur thermique a commutation de flux
FR2926334A1 (fr) Dispositif de demarrage pour moteur a combustion, notamment de vehicule automobile
FR3080717A1 (fr) Rotor de machine electrique tounante munie d'une repartition optimisee d'aimants interpolaires
FR3056358A1 (fr) Procede de limitation d'un debit talon d'une machine electrique tournante par commande en mode moteur
FR3056359A1 (fr) Alternateur comportant une fonction d'aide a l'arret d'un moteur thermique de vehicule automobile
BE532168A (fr)
FR3056361A1 (fr) Procede de limitation d'un debit talon d'une machine electrique tournante par dephasage d'une commande pleine onde d'un pont de transistors

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17722099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17722099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1