CN1292849A - 控制机动车起动器的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制车尤其是机动车的起动器(D)的电动机(M)的电源的装置,其包括与所述电动机(M)串联连接的电力开关(K)、用于控制所述电力开关(K)的装置(2、B)和断开电力开关时短路所述电动机的辅助开关(T2),其特征在于所述辅助开关是静态电子部件(T2)。

Description

控制机动车起动器的装置
本发明涉及用于控制机动车起动器的装置。
传统上，起动器电动机的电源是由电磁电力触点(线圈继电器)控制的，该电磁电力触点直接或通过控制电子电路作为机动车触点开关状态的函数而被激活，该电路可以设在或可以不设在起动器中。
当起动热马达后停用起动器时，电枢并不立即返回静止位置。在停用瞬时电枢转速最大，接着随时间逐渐降低。这种减缓所需的时间取决于最大速度、电枢的惯性和摩擦损耗。
对于常规起动器，到停止所需的时间约为几秒，在这几秒中，起动器产生不同频率的噪声。通常，由于在乘客车厢内该噪声易于感觉到，所以，其是刺耳的。
为了减少噪声，进行了这样的尝试：减少减缓时间从而使该时间足够短以防止起动器的结构和其部件产生共鸣。
最后，已经作出提议从而使用布置在所述电枢和定子轴承之间的摩擦盘机械地制动起动器电动机的电枢。
然而，这样的机械制动具有永久的缺陷，具体地，具有在操作起动器期间的整段时间存在的缺陷。这相当大地降低了起动器的效率。
此外，随着时间的经过这样的制动是不可靠的，其效力随着摩擦部分的磨损而变化。
为了克服这些缺陷，也已经作出起动器结构的提议，其中当起动器的电力触点返回到其断开位置时，辅助机械触点使起动器电动机的电源端子电接地。
本发明的一个目的是提供一种更简单的装置，其使得随着时间的经过能可靠地制动机动车起动器的电动机，而并不削弱所述起动器的效率。
在其专利申请FR98-11，550中，申请人近期提出了一种用于控制起动器电动机电源的装置，其中电力触点不是动触点，而是可控电子部件形式的静态继电器，如功率晶体管。
本发明的另一个目的是提出一种制动起动器电动机的方案，其用在由这样的静态继电器控制所述电动机的情况中。
最后，本发明提出一种用于控制车尤其是机动车的起动器电动机电源的装置，其包括与所述电动机串联连接的电力开关、用于控制所述电力开关的装置和断开电力开关时短路所述电动机的辅助开关，其特征在于所述辅助开关是静态电子部件。
该方案能使用非常简单的结构来控制电枢的减缓。
其又与静态电子电力部件的使用相协调以形成起动器的电力开关。
此外，通过下述各种特征，结合其本身或所有其可能组合来补充说明本发明提出的装置的优点：
-静态电子部件是晶体管；
-由微控制器控制辅助开关，该微控制器管理电动机电源的控制；
-形成开关的静态电子部件与一个电阻器串联连接；
-由脉冲宽度调制脉冲信号控制形成辅助开关的静态电子部件；
-在开环模式中控制形成开关的静态电子部件；
-形成开关的静态电子部件作为流过其的电流强度的函数被控制；
-该装置具有分流型装置，其连接到微控制器上的一个模拟／数字输入端上并将一电压传送到所述输入端上，该电压与流过形成开关的静态电子部件的电流强度成正比；
-该装置具有当断开起动器的触点开关和电力触点(K)时接通辅助开关而在相反情况下关断辅助触点的装置。
本发明还涉及车尤其是机动车的起动器，其包括电动机、由所述电动机驱动的大齿轮、用于将所述大齿轮从静止位置移到与热马达上的环形齿轮相啮合的位置，同时涉及一种用于控制电动机电源的上述形式的装置。
通过下面的描述本发明的其它特征和优点将更加明显，这些描述仅是说明性的，而并不是限定性的，其将参考附图来理解，其中：
图1是根据本发明一个可能性实施例的具有控制装置的起动器的示意图；
图2是根据本发明另一个可能性实施例的具有控制装置的起动器的示意图。
图1中示出的起动器D具有电动机M和电力接触器1。
该电动机M连接在地和电池电源电压的端子+Bat之间。
在图中示出的具体例子中，电力接触器1是机械继电器。该继电器包括设在电源端子+Bat和电动机M之间的动触点K和线圈B，当供电时其使起动器的大齿轮运动并闭合触点K。
线圈B连接到端子+Bat和地之间并与可控开关T1串联。例如，开关T1是MOSFET型晶体管，通过管理单元2上的输出端子s1控制其栅压。
开关T2与电动机M并联连接在其两端之间。同样通过管理单元2控制开关T2。例如，开关T2是MOSFET型晶体管，通过所述管理单元2上的输出端子s2控制其栅压。连接到晶体管T2的栅极和地之间的电阻器R2使得在输出端s2上没有任何信号时所述栅极的电位与晶体管T2源极的电位相同。
管理单元2是以微控制器的形式，其一个模拟输入端e1通过形成车起动开关的开关3连接到电源端子+Bat上。
管理单元2设有各种功能：
-分析起动开关3的断开或闭合状态并根据该信息管理电动机M的供电次序；
-当热马达起动后自动使起动器停止工作；保护起动器免于任何过载或误动作。
该管理单元2持续工作，为此，以端子+Bat通过一条线路输送的电压向管理单元2供电，所述线路与包括起动开关3的线路无关。其包括监测系统(未示)，当车不开动时该监测系统用于限制功率损耗，从而防止过快地使电池放电。
刚刚描述的组件的工作方式如下：
当例如通过使触点工作以闭合起动开关3时，来自端子+Bat的电压出现在管理单元2输入端e1上，使监测系统被禁用，并激活起动程序。
如果起动器的各种保护功能未检测任何异常，电子电路的输出端s1将脉冲宽度调制脉冲电压输送到T1的栅极上，所述电压用于根据形成的电流定律给线圈B供电。首先，输送的电压控制晶体管T1的栅极从而高强度的“浪涌电流”通过线圈B以使起动器的大齿轮运动并闭合触点K。其次，当大齿轮与热马达啮合并且触点K闭合时，控制晶体管T1的栅极从而将较低强度的“保持”电流输送到线圈B上。
当管理单元2检测到热马达已经起动时，其输出端s1改变到低态，从而关断晶体管T1，这使得起动器停止工作。
同时，其输出端s2改变到高态，接通晶体管T2，从而使电动机M短路。此时电枢是旋转的，起动器用作发电机。转子的动能通过焦耳效应散发到晶体管T2、电动机M的电枢和电气线路中。然后，迅速制动电枢。
然而，最好不要突然减速，从而防止出现伴有噪声的机械过载。
为了实现该目的，第一种选择是将辅助电阻器(未示)与晶体管T2串联连接，所述附加电阻器用于降低短路电流。
另一种方案是用脉冲宽度调制脉冲电压来控制晶体管T2的栅极。这种控制电压的工作循环可以：
-满足管理单元2中存储的变化定律(开环控制)；
-或通过比较该电流的瞬时值和参考值调节短路电流(闭环控制)，“分流”型设备(未示)用于将与通过晶体管T2的电流强度成正比的电压传送到管理单元2上的模拟／数字输入端上。
当然，本发明可以进行其它变型。
具体地，在一种有利的变型中，静态继电器替代触点K，该静态继电器是功率MOSFET晶体管，例如，其栅极由管理单元2上的一个输出端控制。从而给线圈B供电仅能使起动器的大齿轮运动。在本申请人的专利申请FR-98，01150中已描述了用于控制起动器电动机电源的装置，该装置具有一个静态继电器，在此引入其以用于参考。
在另一种变型中，如图2中所示，起动器触点开关3能直接控制触点K，而不是通过管理单元2来控制。
在图2中所示的例子中，继电器1有两个线圈B1、B2，将其公共点连接到触点开关3的与端子+Bat相对的端部。使线圈B1的与该公共点相对的端部接地，同时线圈B2的与该公共点相对的端部连接到触点K和电动机M之间的一点上。
以与图1中组件相同的方式，MOSFET晶体管T2并联连接在电动机M两端之间。
通过管理单元2上的一个输出端s1控制晶体管T2的栅极电压。该栅极又通过电阻器R2被接地。
由端子+Bat给管理单元2供电。将触点开关3端部上的电压提供到管理单元2上的一个输入端e1上。
将端子+Bat的电压供到管理单元2上的一个输入端e2，将电动机M和电力触点K之间一点上的电压供到管理单元2上的一个输入端e3上。
因此，管理单元2上的输入端e1将触点3的状态(断开或闭合)告知所述管理单元。
通过与参考阈值Vref相比较，输入端e2和e3之间的压差将电力触点K的状态(断开或闭合)告知所述管理单元2。
当闭合触点开关3时，在线圈B1和B2中产生电流，其产生对触点K的浪涌磁场。
当闭合触点K时，使线圈B2短路，同时线圈B1将电力触点K保持在其闭合位置。
从而通过管理单元2控制晶体管T2，使得当断开触点开关3和电力触点K时接通晶体管T2，以及其闭合时情况相反。
更准确地，通过下面的真值表所示来控制晶体管T2：
触点K的状态 触点开关状态
e1=0 e1=+Bat
e2-e3＜Vref 关断T2 关断T2
e2-e3＞Vref 接通T2 关断T2

Claims (10)

1．一种用于控制车尤其是机动车的起动器(D)的电动机(M)的电源的装置，其包括与所述电动机(M)串联连接的电力开关(K)、用于控制所述电力开关(K)的装置(2，B)和断开电力开关时短路所述电动机的辅助开关(T2)，其特征在于所述辅助开关是静态电子部件(T2)。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于电力开关(K)是静态电力部件。
3．根据权利要求1和2之一所述的装置，其特征在于静态电子部件(T2)是晶体管。
4．根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于通过微控制器(2)控制辅助开关(T2)，所述微控制器管理所述电动机的供电控制。
5．根据在先权利要求之一所述的装置，其特征在于形成辅助开关的静态电子部件(T2)与一个电阻器串联连接。
6．根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于通过一个脉冲宽度调制脉冲信号控制形成辅助开关的静态电子部件(T2)。
7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于以开环模式控制形成所述开关的静态电子部件(T2)。
8．根据权利要求6所述的装置，其特征在于以通过静态电子部件(T2)的电流强度的函数来控制形成所述开关的静态电子部件(T2)。
9．根据在先权利要求之一所述的装置，其特征在于通过车的触点开关直接控制起动器的电力触点(K)，以及所述装置具有当断开起动器(D)的触点开关(3)和电力触点(K)时用于接通所述辅助开关(T2)，否则断开辅助开关的装置。
10．用于车尤其是机动车的起动器，包括电动机、由所述电动机驱动的大齿轮、用于将所述大齿轮从静止位置移到与热马达上的环形齿轮相啮合的位置，一种用于控制其电动机电源的装置，其特征在于该装置是根据在先权利要求之一形式。
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