EP0922855A1 - Perfectionnement aux dispositifs pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile - Google Patents
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- EP0922855A1 EP0922855A1 EP98403119A EP98403119A EP0922855A1 EP 0922855 A1 EP0922855 A1 EP 0922855A1 EP 98403119 A EP98403119 A EP 98403119A EP 98403119 A EP98403119 A EP 98403119A EP 0922855 A1 EP0922855 A1 EP 0922855A1
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- 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
- F02N11/10—Safety devices
- F02N11/101—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement
- F02N11/105—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement when the engine is already running
Definitions
- the present invention relates to devices for controlling a motor vehicle starter.
- Devices for the electronic control of a starter are now classically known. They usually have a management unit that receives as input information on the open or closed state of the start switch - which is usually activated by an ignition key - and control the supply of the winding (s) of a contactor power which, when closed, provides power of the electric starter motor.
- This contactor of power notably includes a mobile core which, at the end stroke, closes the motor supply circuit electric starter and whose movement causes the engagement of the starter gear towards the crown of start-up.
- This management unit is also used to manage other functions, such as automatic shutdown starter or protections against overcurrents or against false operations, such as that a request to start while the engine is already in operation.
- This management unit is either integrated into the starter itself, or housed outside starter in a special box. In another variant, it can be constituted by an electronic system already existing such as the injection computer and ignition.
- Damage of frontal tooth profiles causes difficulty in penetrating the pinion during subsequent starts.
- the teeth of the pinion generally harder than those of the crown, act as a milling tool, which in short expires, deteriorates the crown and renders it useless.
- Replacing the starter or the crown generally requires removal of the engine and is therefore a very expensive operation.
- the noise emitted by the engine running warns the driver of his operating condition; this is why the risk of false maneuver consisting in operating the starter when the engine is running is enough low.
- a device of this type is for example described in US 4,415,812.
- Comparisons to voltage thresholds can be frequently faulted by the variety of situations encountered on a vehicle and the multiplicity parameters that can modify the voltages on which comparisons are implemented (state of battery charge, current consumption, temperature room, ...)
- the invention in turn provides a device for the control of a motor vehicle starter comprising electronic means which manage the starter supply depending in particular on the closed or open state of the start switch, characterized in that said electronic means include means for detecting on a voltage issued vehicle line voltage ripples residuals corresponding to the undulations present on the voltage at the output of the alternator rectifier bridge when the vehicle's engine is running, as well as means to block the control of starter power when these ripples residuals are detected.
- Residual ripples present on the voltage at the output of the alternator rectifier bridge are very weak, but have the advantage of being present everywhere on the vehicle's electrical network, and in particular input of electronic starter control cards.
- the invention also relates to a starter for motor vehicle, characterized in that it comprises a device of the aforementioned type.
- a motor is shown electric motor starter M as well that the power contactor 1 which controls the power supply of this motor M.
- This electric motor M is mounted between earth and a + BAT terminal at voltage power supply.
- the power contactor 1 is constituted by a relay which includes a contact 1a, which is interposed between the supply terminal + BAT and the motor M, as well than a winding B with one or more windings.
- This coil B is mounted in series with a T1 controlled switch between earth and a "u" terminal which is itself connected to the + Bat terminal by via the start switch 3 of the vehicle (which is usually operated by a key of contact).
- the switch T1 is for example a transistor of MOSFET type, the grid of which is voltage-controlled by a management unit 2.
- the voltage sent to the analog input “e 0 " is also injected at the input of a circuit 4 allowing the detection on the supply voltage received by the terminal "u", of residual ripples corresponding to the ripples at the output of the alternator rectifier bridge.
- This circuit 4 includes in series a module F of filtering, an amplification module A and a module I of value extraction. Its output is connected to a second analog input "e1" of microprocessor 3, which depending on the voltage level on said command input or not blocking of transistor T1.
- the filter module F is a bandpass filter intended to eliminate on the voltage received on the one hand the DC component of this voltage and secondly the high frequency noise that this voltage can present.
- the lower limit of the filter made by this module F is less than the frequency of the rotating alternator in slow motion.
- the upper limit is higher than the frequency of the alternator running at its maximum speed.
- the signal at the output of this module F contains essentially the residual ripple of the alternator.
- This signal is amplified in module A to be easily exploitable.
- Module I processes the amplified signal to extract a value which is then injected on the input "e1" of the microprocessor, where it is converted numerically. For example, module I extracts the value mean, or the effective value or the value of peak of the amplified residual signal.
- one of the first operations of microprocessor 2 is to read the value of the voltage present on ⁇ e1 ⁇ and at the compare to a predetermined threshold.
- the threshold value is chosen to be higher that residual parasites having an origin other than the alternator, such as switching noises electric motors operating during start-up (pump fuel, motor fans, ). The existence of this threshold avoids confusion of extraneous noise with the signal generated by the alternator.
- the threshold is chosen lower than the minimum residual ripple level of the alternator.
- the microprocessor then blocks the transistor T1 which controls contactor 1 and thus prevents all starter operation.
- circuit 4 A possible embodiment for circuit 4 is illustrated in figure 2.
- the filtering module F is a passive band pass filter made by two RC circuits.
- the terminal "u" is connected to a first capacitor C1 there, whose end opposite to said terminal is connected to the ground via a first resistance R1.
- the capacitor C1 and the resistance R1 are connected to a second resistance R2 which is connected at its other end to a second capacitor C2 mounted between said resistor R2 and the mass.
- Module A consists of an amplifier with fixed gain. It includes an operational amplifier A1 mounted in non-inverting voltage reaction (input inverters connected to the amplifier output operational A1 by resistance R3 and to ground by resistance R4.
- Module I illustrated in Figure 2 allows you to collect the peak voltage of the amplified signal. It is consisting of a diode D1 mounted between the output of the amplifier module A and the input "e1", being passing from said exit to said entry, as well as by a capacitor C3 mounted between the cathode of said diode D1 and ground.
- microprocessor 2 can be replaced by analog circuits.
- electronic means can be placed outside the starter.
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Abstract
Dispositif pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile comportant des moyens électroniques (2, 4) qui gèrent l'alimentation du démarreur en fonction notamment de l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur de démarrage (3), caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques comportent des moyens (4) pour détecter sur une tension issue de la tension réseau du véhicule des ondulations résiduelles correspondant aux ondulations présentent sur la tension en sortie du pont redresseur de l'alternateur lorsque le moteur thermique du véhicule est en marche, ainsi que des moyens (2) pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque ces ondulations résiduelles sont détectées. <IMAGE>
Description
La présente invention est relative aux dispositifs
pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile.
Des dispositifs pour la commande électronique d'un
démarreur sont désormais classiquement connus. Ils
comportent habituellement une unité de gestion qui reçoit
en entrée une information sur l'état ouvert ou fermé de
l'interrupteur de démarrage - lequel est généralement
actionné par une clé de contact - et commande
l'alimentation du ou des bobinages d'un contacteur de
puissance qui, lorsqu'il est fermé, assure l'alimentation
du moteur électrique du démarreur. Ce contacteur de
puissance comporte notamment un noyau mobile qui, en fin
de course, ferme le circuit d'alimentation du moteur
électrique du démarreur et dont le déplacement entraíne
l'engagement du pignon de démarreur vers la couronne de
démarrage. Cette unité de gestion sert également à gérer
d'autres fonctions, comme l'arrêt automatique du
démarreur ou encore les protections contre les
surintensités ou contre les fausses manoeuvres, telles
qu'une demande de démarrage alors que le moteur thermique
est déjà en fonctionnement. Cette unité de gestion est
soit intégrée au démarreur lui-même, soit logée hors du
démarreur dans un boítier spécial. En variante encore,
elle peut être constituée par un système électronique
déjà existant tel que le calculateur d'injection et
d'allumage.
Il peut arriver que le conducteur, par inadvertance,
actionne le démarreur de son véhicule alors que le moteur
de celui-ci est déjà en marche. Le pignon du démarreur
est alors propulsé contre la couronne tournante mais ne
peut pénétrer. Il en résulte une détérioration et une
usure très rapide des faces frontales des dentures du
pignon et de la couronne.
L'endommagement des profils frontaux de dentures
entraíne des difficultés de pénétration du pignon lors
des démarrages ultérieurs. Les dents du pignon,
généralement plus dures que celles de la couronne,
agissent comme un outil de fraisage, ce qui, à brève
échéance, détériore la couronne et la rend hors d'usage.
Or, le remplacement du démarreur ou de la couronne
nécessite généralement la dépose du moteur thermique et
constitue donc une opération très coûteuse.
Le bruit émis par le moteur thermique tournant
prévient le conducteur de son état de fonctionnement ;
c'est pourquoi le risque de fausse manoeuvre consistant à
actionner le démarreur quand le moteur tourne est assez
faible.
Cependant, pour les véhicules disposant d'un moteur
à faible niveau sonore ou d'une insonorisation
performante, ce qui est la tendance générale pour les
nouveaux véhicules, le risque s'accroít considérablement.
Pour limiter l'importance de ce problème, il existe
des clés de contact à verrouillage mécanique qui lorsque
l'on veut redémarrer, nécessitent un mouvement de
rotation de la clé d'abord dans un sens pour retourner
sur la position 〈〈 arrêt 〉〉 puis en sens inverse pour
atteindre la position 〈〈 commande de démarrage 〉〉 via la
position 〈〈 marche 〉〉. Il en résulte un effet de détrompage
qui peut alerter le conducteur et empêcher ainsi une
fausse manoeuvre du démarreur.
Toutefois, cette protection mécanique n'est obtenue
qu'au prix d'une grande complexité de la clé de contact,
ce qui induit :
- une augmentation du prix de la clé de contact,
- une réduction de la fiabilité du système du fait des composants supplémentaires,
- un encombrement supplémentaire.
Par ailleurs, la protection assurée par de tels
moyens de verrouillage mécanique n'est pas non plus
totalement fiable. Par exemple, il peut arriver que le
conducteur croyant avoir calé son moteur, accomplisse
très rapidement les mouvements de clé pour passer à la
position arrêt, puis à la position démarrage. Dans ce
cas, le moteur thermique n'ayant pas eu le temps de
s'arrêter, continue à tourner pendant que le démarreur
est réactivé.
On connaít également des dispositifs de protection
électroniques qui empêchent la commande du démarreur
lorsque le moteur thermique est lancé. Ces dispositifs,
plus performants que les systèmes mécaniques, réalisent
une détection de l'état de fonctionnement dans lequel se
trouve le moteur thermique en mettant en oeuvre soit des
comparaisons de la tension d'alimentation du démarreur
par rapport à des seuils prédéterminés, soit une analyse
de signaux alternatifs de la ou des phases de l'induit de
l'alternateur, avant redressement.
Un dispositif de ce type est par exemple décrit dans
US 4 415 812.
Toutefois, ces détections ne sont pas non plus
pleinement satisfaisantes.
Les comparaisons à des seuils de tension peuvent
être fréquemment mises en défaut par la variété des
situations rencontrées sur un véhicule et la multiplicité
des paramètres qui peuvent modifier les tensions sur
lesquelles les comparaisons sont mises en oeuvre (état de
charge de batterie, intensité consommée, température
ambiante,...)
Quant aux détections mises en oeuvre sur les
tensions en sortie de l'alternateur, elles nécessitent de
ménager une prise de tension sur l'alternateur et
d'amener cette tension jusqu'au circuit électronique de
commande du démarreur. Il en résulte une électronique
complexe et des surcoûts importants.
On connaít déjà par EP 793 014 une détection du
démarrage du moteur thermique d'un véhicule qui consiste
à suivre les oscillations de la tension d'alimentation du
moteur et à générer un signal indiquant que le moteur
thermique a démarré lorsque ces oscillations ont disparu.
Une telle détection n'empêche pas le conducteur
d'actionner le démarreur de son véhicule alors que le
moteur de celui-ci est déjà en marche.
L'invention propose quant à elle un dispositif pour
la commande d'un démarreur de véhicule automobile
comportant des moyens électroniques qui gèrent
l'alimentation du démarreur en fonction notamment de
l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur de démarrage,
caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques
comportent des moyens pour détecter sur une tension issue
de la tension réseau du véhicule des ondulations
résiduelles correspondant aux ondulations présentent sur
la tension en sortie du pont redresseur de l'alternateur
lorsque le moteur thermique du véhicule est en marche,
ainsi que des moyens pour bloquer la commande de
l'alimentation du démarreur lorsque ces ondulations
résiduelles sont détectées.
Les ondulations résiduelles présentes sur la tension
en sortie du pont redresseur de l'alternateur sont très
faibles, mais ont l'avantage d'être présentes partout sur
le réseau électrique du véhicule, et en particulier en
entrée des cartes électroniques de commande du démarreur.
Par conséquent, un tel dispositif ne nécessite
aucune prise d'information externe au démarreur.
En outre, avec un tel dispositif, la protection
contre le démarrage moteur tournant est assurée dans
toutes les configurations de fonctionnement du circuit de
charge et des circuits consommateurs du véhicule.
Ce dispositif est avantageusement complété par les
différentes caractéristiques suivantes prises seules ou
selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- les moyens de détection des ondulations résiduelles comportent des moyens de filtrage de type passe-bande destiné à éliminer sur la tension reçue d'une part la composante continue de cette tension et d'autre part les parasites à fréquences élevées que cette tension peut présenter.
- la fréquence basse des moyens de filtrage est inférieure à la fréquence de l'alternateur tournant au ralenti et sa fréquence haute est supérieure à la fréquence de l'alternateur tournant à son régime maximum.
- les moyens de détection des ondulations résiduelles comportent en série avec les moyens de filtrage des moyens d'amplification et des moyens d'extraction d'une tension dont la valeur est représentative de la présence ou non d'ondulations résiduelles.
- les moyens d'extraction extraient la valeur moyenne et/ou la valeur efficace et/ou la valeur de crête du signal résiduel amplifié.
- les moyens électroniques comportent des moyens pour comparer à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction et pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque ladite tension est supérieure audit seuil.
- les moyens qui comparent à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction sont constitués par un microprocesseur qui reçoit en entrée la tension en sortie desdits moyens d'extraction.
- la tension reçue par les moyens de détection des ondulations résiduelles est la tension d'alimentation des moyens électroniques de gestion de l'alimentation du démarreur.
L'invention concerne également un démarreur de
véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un
dispositif du type précité.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention ressortiront encore de la description qui
suit qui est purement illustrative et non limitative et
qui doit être lue en regard des dessins annexés sur
lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de commande conforme à un mode de réalisation possible de l'invention.
- la figure 2 est un schéma illustrant un exemple de réalisation possible pour les moyens de détection des ondulations résiduelles.
Sur la figure 1, on a représenté un moteur
électrique M d'un démarreur de véhicule automobile, ainsi
que le contacteur de puissance 1 qui commande
l'alimentation de ce moteur M. Ce moteur électrique M est
monté entre la masse et une borne + BAT à la tension
d'alimentation de la batterie.
Le contacteur de puissance 1 est constitué par un
relais qui comprend un contact 1a, qui est interposé
entre la borne d'alimentation +BAT et le moteur M, ainsi
qu'un bobinage B à un ou plusieurs enroulements.
Ce bobinage B est monté en série avec un
interrupteur commandé T1 entre la masse et une borne "u"
qui est elle même reliée à la borne +Bat par
l'intermédiaire de l'interrupteur de démarrage 3 du
véhicule (lequel est habituellement actionné par une clé
de contact).
L'interrupteur T1 est par exemple un transistor de
type MOSFET, dont la grille est commandée en tension par
une unité de gestion 2.
Cette unité de gestion 2 est constituée par un
microprocesseur dont une entrée analogique "e0" est
reliée à la borne "u" et qui assure différentes
fonctions :
- analyse de l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur de démarrage 3 et gestion de la séquence d'alimentation du moteur M en fonction de cette information ;
- arrêt automatique du démarreur lorsque le moteur thermique est démarré ;
- protection du démarreur contre d'éventuelles surcharges ou fausses manoeuvres.
La tension envoyée sur l'entrée analogique "e0" est
en outre injectée en entrée d'un circuit 4 permettant la
détection sur la tension d'alimentation reçue par la
borne "u", d'ondulations résiduelles correspondant aux
ondulations en sortie du pont redresseur de
l'alternateur.
Ce circuit 4 comprend en série un module F de
filtrage, un module A d'amplification et un module I
d'extraction de valeur. Sa sortie est reliée à une
deuxième entrée analogique "e1" du microprocesseur 3, qui
selon le niveau de la tension sur ladite entrée commande
ou non le blocage du transistor T1.
Le module de filtrage F est un filtre passe-bande
destiné à éliminer sur la tension reçue d'une part la
composante continue de cette tension et d'autre part les
parasites à fréquences élevées que cette tension peut
présenter.
La limite basse du filtre que réalise ce module F
est inférieure à la fréquence de l'alternateur tournant
au ralenti. La limite haute est supérieure à la fréquence
de l'alternateur tournant à son régime maximum.
Le signal en sortie de ce module F contient
essentiellement l'ondulation résiduelle de l'alternateur.
Ce signal est amplifié dans le module A pour être
facilement exploitable.
Le module I traite le signal amplifié pour en
extraire une valeur qui est ensuite injectée sur l'entrée
"e1" du microprocesseur, où elle est convertie
numériquement. Par exemple, le module I extrait la valeur
moyenne, ou la valeur efficace ou encore la valeur de
crête du signal résiduel amplifié.
A la fermeture de la clé de contact 3, une des
premières opérations du microprocesseur 2 consiste à lire
la valeur de la tension présente sur 〈〈 e1 〉〉 et à la
comparer à un seuil prédéterminé.
La valeur du seuil est choisie pour être plus élevée
que les parasites résiduels ayant une origine autre que
l'alternateur, tels que les bruits de commutation des
moteurs électriques fonctionnant lors du démarrage (pompe
à carburant, motoventilateurs,...). L'existence de ce
seuil évite la confusion des bruits parasites avec le
signal généré par l'alternateur.
Bien évidemment, le seuil est choisi inférieur au
niveau d'ondulation résiduelle minimale de l'alternateur.
La présence sur l'entrée "e1" d'une tension
supérieure à ce seuil signifie que l'alternateur débite
et, par conséquent, que le moteur thermique tourne.
Le microprocesseur bloque alors le transistor T1 qui
commande le contacteur 1 et empêche ainsi tout
fonctionnement du démarreur.
Par contre, si la tension sur l'entrée "e1" est
inférieure au seuil, la commande du contacteur est
autorisée.
Un exemple de réalisation possible pour le circuit 4
est illustré sur la figure 2.
Dans cet exemple, le module F de filtrage est un
filtre passe bande passif réalisé par deux circuits RC.
La borne "u" y est reliée à un premier condensateur C1,
dont l'extrémité opposée à ladite borne est reliée à la
masse par l'intermédiaire d'une première résistance R1. A
leur extrémité commune, le condensateur C1 et la
résistance R1 sont reliées à une deuxième résistance R2
qui est reliée à son autre extrémité à un deuxième
condensateur C2 monté entre ladite résistance R2 et la
masse.
Le module A est constitué par un amplificateur à
gain fixe. Il comporte un amplificateur opérationnel A1
monté en réaction de tension non inverseuse (entrée
inverseuse reliée à la sortie de l'amplificateur
opérationnel A1 par une résistance R3 et à la masse par
une résistance R4.
Le module I illustré sur la figure 2 permet de
recueillir la tension de crête du signal amplifié. Il est
constitué par une diode D1 montée entre la sortie du
module d'amplification A et l'entrée "e1", en étant
passante de ladite sortie vers ladite entrée, ainsi que
par un condensateur C3 monté entre la cathode de ladite
diode D1 et la masse.
D'autres variantes de réalisation que celles qui
viennent d'être décrites peuvent bien entendu être
envisagées.
En particulier, le microprocesseur 2 peut être
remplacé par des circuits analogiques.
En outre, les moyens électroniques (microprocesseur
3, circuit 4) peuvent être placés hors du démarreur.
Claims (9)
- Dispositif pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile comportant des moyens électroniques (2, 4) qui gèrent l'alimentation du démarreur en fonction notamment de l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur de démarrage (3), caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques comportent des moyens (4) pour détecter sur une tension issue de la tension réseau du véhicule des ondulations résiduelles correspondant aux ondulations présentes sur la tension en sortie du pont redresseur de l'alternateur lorsque le moteur thermique du véhicule est en marche, ainsi que des moyens (2) pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque ces ondulations résiduelles sont détectées.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (4) de détection des ondulations résiduelles comportent des moyens de filtrage (F) de type passe-bande destiné à éliminer sur la tension reçue d'une part la composante continue de cette tension et d'autre part les parasites à fréquences élevées que cette tension peut présenter.
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence basse des moyens de filtrage (F) est inférieure à la fréquence de l'alternateur tournant au ralenti et en ce que sa fréquence haute est supérieure à la fréquence de l'alternateur tournant à son régime maximum.
- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens (4) de détection des ondulations résiduelles comportent en série avec les moyens de filtrage (F) des moyens (A) d'amplification et des moyens (I) d'extraction d'une tension dont la valeur est représentative de la présence ou non d'ondulations résiduelles.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'extraction (I) extraient la valeur moyenne et/ou la valeur efficace et/ou la valeur de crête de la tension résiduelle amplifiée.
- Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens électroniques comportent des moyens (2) pour comparer à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction et pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque ladite tension est supérieure audit seuil.
- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens qui comparent à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction sont constitués par un microprocesseur (2) qui reçoit en entrée la tension en sortie desdits moyens d'extraction.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension reçue par les moyens (4) de détection des ondulations résiduelles est la tension d'alimentation des moyens électroniques de gestion de l'alimentation du démarreur.
- Démarreur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9715617 | 1997-12-10 | ||
| FR9715617A FR2772085B1 (fr) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Perfectionnement aux dispositifs pour la commande d'un demarreur de vehicule automobile |
Publications (2)
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| EP0922855A1 true EP0922855A1 (fr) | 1999-06-16 |
| EP0922855B1 EP0922855B1 (fr) | 2003-02-05 |
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| EP19980403119 Expired - Lifetime EP0922855B1 (fr) | 1997-12-10 | 1998-12-10 | Perfectionnement aux dispositifs pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile |
Country Status (4)
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| ES (1) | ES2192757T3 (fr) |
| FR (1) | FR2772085B1 (fr) |
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