FR2772085A1 - IMPROVEMENT IN DEVICES FOR CONTROLLING A MOTOR VEHICLE STARTER - Google Patents
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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.Device for controlling a motor vehicle starter comprising electronic means (2, 4) which manage the power supply to the starter as a function in particular of the closed or open state of the starter switch (3), characterized in that that said electronic means comprise means (4) for detecting, on a voltage resulting from the network voltage of the vehicle, residual ripples corresponding to the ripples present on the voltage at the output of the rectifier bridge of the alternator when the heat engine of the vehicle is running , as well as means (2) for blocking the control of the power supply to the starter when these residual ripples are detected.
Description
La présente invention est relative aux dispositifsThe present invention relates to devices
pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile. for controlling a motor vehicle starter.
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 entraîne 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 boîtier 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 Devices for the electronic control of a starter are now conventionally known. They usually include a management unit which receives as input information on the open or closed state of the start switch - which is generally actuated by an ignition key - and controls the supply of the winding (s) of a contactor. power which, when closed, supplies the starter's electric motor. This power contactor in particular comprises a movable core which, at the end of its travel, closes the supply circuit of the electric motor of the starter and whose displacement causes the engagement of the starter pinion towards the starter ring. This management unit is also used to manage other functions, such as automatic starter stop or overcurrent protections or against false operations, such as a start request while the engine is already in operation. This management unit is either integrated into the starter itself, or housed outside the starter in a special box. In another variant, it can be constituted by an already existing electronic system such as the injection and ignition computer. It can happen that the driver inadvertently actuates the starter of his vehicle while his engine is already running. The starter pinion is then propelled against the rotating crown but cannot penetrate. This results in deterioration and very rapid wear of the front faces of the teeth of the
pignon et de la couronne.pinion and crown.
L'endommagement des profils frontaux de dentures entraîne 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 Damage to the front tooth profiles leads to difficulties in pinion penetration during subsequent starts. The teeth of the pinion, generally harder than those of the crown, act as a milling tool, which, in short
échéance, détériore la couronne et la rend hors d'usage. expires, deteriorates the crown and renders it useless.
Or, le remplacement du démarreur ou de la couronne nécessite généralement la dépose du moteur thermique et However, the replacement of the starter or the crown generally requires the removal of the heat engine and
constitue donc une opération très coûteuse. is therefore a very expensive operation.
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 The noise emitted by the running thermal engine warns the driver of his operating state; this is why the risk of false operation consisting in actuating the starter when the engine is running is fairly low. However, for vehicles with a low-noise engine or high-performance soundproofing, which is the general trend for
nouveaux véhicules, le risque s'accroît considérablement. new vehicles, the risk increases considerably.
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 To limit the importance of this problem, there are ignition keys with mechanical locking which when you want to restart, require a rotational movement of the key first in one direction to return to the "off" position and then opposite direction to reach the "start command" position via the "on" position. This results in a polarization effect which can alert the driver and thus prevent
fausse manoeuvre du démarreur.wrong starter operation.
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, However, this mechanical protection is only obtained at the cost of great complexity of the ignition key, which induces: - an increase in the price of the ignition key, - a reduction in the reliability of the system due to the additional components,
- un encombrement supplémentaire.- additional space.
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 connaît 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 Furthermore, the protection provided by such mechanical locking means is also not completely reliable. For example, it may happen that the driver believing that he has stalled his engine, very quickly performs the key movements to go to the stop position, then to the start position. In this case, the internal combustion engine not having had time to stop, continues to run while the starter is reactivated. Electronic protection devices are also known which prevent control of the starter when the heat engine is started. These devices, more efficient than mechanical systems, carry out a detection of the operating state in which the heat engine is located by implementing either comparisons of the starter supply voltage with respect to predetermined thresholds, or a analysis of alternative signals of the armature phase (s)
l'alternateur, avant redressement.the alternator, before rectification.
Toutefois, ces détections ne sont pas non plus However, these detections are also not
pleinement satisfaisantes.fully satisfactory.
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 The comparisons with voltage thresholds can be frequently faulted by the variety of situations encountered on a vehicle and the multiplicity of parameters which can modify the voltages on which the comparisons are carried out (state of charge of the battery, intensity consumed, ambient temperature, etc.) As for the detections implemented on the alternator output voltages, they require providing a voltage tap on the alternator and bringing this voltage to the electronic starter control circuit. . This results in electronics
complexe et des surcoûts importants. complex and significant additional costs.
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 The invention proposes, for its part, a device for controlling a motor vehicle starter comprising electronic means which manage the supply of the starter as a function in particular of the closed or open state of the start switch, characterized in that that said electronic means comprise means for detecting on a voltage derived from the mains voltage of the vehicle residual ripples corresponding to the ripples present on the voltage at the output of the rectifier bridge of the alternator when the heat engine of the vehicle is running, as well as means to block the control of the starter supply when these ripples
résiduelles sont détectées.residuals are detected.
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 The residual ripples present on the voltage at the output of the rectifier bridge of the alternator are very low, but have the advantage of being present everywhere on the electrical network of the vehicle, and in particular in
entrée des cartes électroniques de commande du démarreur. input of electronic starter control cards.
Par conséquent, un tel dispositif ne nécessite Therefore, such a device does not require
aucune prise d'information externe au démarreur. no information external to the starter.
En outre, avec un tel dispositif, la protection contre le démarrage moteur tournant est assurée dans toutes les configurations de fonctionnement du circuit de In addition, with such a device, protection against starting the engine running is ensured in all operating configurations of the circuit.
charge et des circuits consommateurs du véhicule. load and consumer circuits of the vehicle.
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 This device is advantageously supplemented by the following different characteristics taken alone or in all their technically possible combinations: - the means for detecting residual ripples include bandpass type filtering means 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
peut présenter.can present.
- 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 the low frequency of the filtering means is lower than the frequency of the idling alternator and its high frequency is higher than the
fréquence de l'alternateur tournant à son régime maximum. frequency of the alternator running at maximum speed.
- 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 - The means for detecting residual ripples comprise in series with the filtering means amplification means and means for extracting a voltage whose value is representative of the presence or absence of residual ripples. the extraction means extract the average value and / or the effective value and / or the peak value
du signal résiduel amplifié.of the amplified residual signal.
- 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 the electronic means include means for comparing the voltage at the output of the extraction means with a threshold and for blocking the control of the starter supply when said voltage is
supérieure audit seuil.above said threshold.
- 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 the means which compare the output voltage of the extraction means with a threshold are constituted by a microprocessor which receives the output voltage at the input
desdits moyens d'extraction.said extraction means.
- 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 - The voltage received by the residual ripple detection means is the supply voltage of the electronic starter power management means. The invention also relates to a motor vehicle starter, characterized in that it comprises a
dispositif du type précité.device of the aforementioned type.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention ressortiront encore de la description qui the invention will become more apparent from the description which
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 follows which is purely illustrative and not limiting and which should be read with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic representation of a control device according to a mode of
réalisation possible de l'invention. possible realization of the invention.
- la figure 2 est un schéma illustrant un exemple de réalisation possible pour les moyens de détection des - Figure 2 is a diagram illustrating a possible embodiment for the means of detecting
ondulations résiduelles.residual ripples.
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 In FIG. 1, an electric motor M of a motor vehicle starter has been shown, as well as the power contactor 1 which controls the supply of this motor M. This electric motor M is mounted between earth and a + terminal BAT at voltage
d'alimentation de la batterie.power supply.
Le contacteur de puissance 1 est constitué par un relais qui comprend un contact la, qui est interposé entre la borne d'alimentation +BAT et le moteur M, ainsi The power contactor 1 is constituted by a relay which includes a contact la, which is interposed between the supply terminal + BAT and the motor M, thus
qu'un bobinage B à un ou plusieurs enroulements. than a winding B with one or more windings.
Ce bobinage B est monté en série avec un interrupteur commandé Ti 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 This winding B is mounted in series with a controlled switch Ti between earth and a terminal "u" which is itself connected to the terminal + Bat via the start switch 3 of the vehicle (which is usually actuated by a key
de contact).of contact).
L'interrupteur Tl est par exemple un transistor de type MOSFET, dont la grille est commandée en tension par The switch T1 is for example a MOSFET type transistor, the gate of which is voltage-controlled by
une unité de gestion 2.a management unit 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 This management unit 2 is constituted by a microprocessor of which an analog input "e0" is connected to the terminal "u" and which performs various functions: - analysis of the open or closed state of the start switch 3 and management of the power supply sequence of the motor M as a function of this information; - automatic starter stop when the engine is started; - protection of the starter against possible
surcharges ou fausses manoeuvres.overloads or wrong operations.
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 "el" du microprocesseur 3, qui selon le niveau de la tension sur ladite entrée commande The voltage sent to the analog input "e0" 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 bridge alternator rectifier. This circuit 4 includes in series a filtering module F, an amplification module A and a value extraction module I. Its output is connected to a second analog input "el" of the microprocessor 3, which according to the level of the voltage on said control input
ou non le blocage du transistor Tl.or not blocking of transistor Tl.
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 The filtering module F is a bandpass filter intended to eliminate on the voltage received on the one hand the DC component of this voltage and on the other hand the parasites at high frequencies that this voltage can present. The lower limit of the filter produced by this module F is lower than the frequency of the idling alternator. The upper limit is higher than the frequency
de l'alternateur tournant à son régime maximum. of the alternator running at its maximum speed.
Le signal en sortie de ce module F contient The signal at the output of this module F contains
essentiellement l'ondulation résiduelle de l'alternateur. essentially the residual ripple of the alternator.
Ce signal est amplifié dans le module A pour être This signal is amplified in module A to be
facilement exploitable.easily exploitable.
Le module I traite le signal amplifié pour en extraire une valeur qui est ensuite injectée sur l'entrée "el" du microprocesseur, o elle est convertie numériquement. Par exemple, le module I extrait la valeur moyenne, ou la valeur efficace ou encore la valeur de Module I processes the amplified signal to extract a value which is then injected on the input "el" of the microprocessor, where it is digitally converted. For example, module I extracts the average value, or the RMS value or the value of
crête du signal résiduel amplifié. peak of the amplified residual signal.
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 " el " et à la When the ignition key 3 is closed, one of the first operations of the microprocessor 2 consists in reading the value of the voltage present on "el" and at the
comparer à un seuil prédéterminé. compare to a predetermined threshold.
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 The threshold value is chosen to be higher than residual interference from an origin other than the alternator, such as the switching noises of electric motors operating during start-up (fuel pump, motor-fans, ...). The existence of this threshold avoids the confusion of the parasitic noises with the
signal généré par l'alternateur.signal generated by the alternator.
Bien évidemment, le seuil est choisi inférieur au Obviously, the threshold is chosen lower than the
niveau d'ondulation résiduelle minimale de l'alternateur. minimum residual ripple level of the alternator.
La présence sur l'entrée "el" d'une tension supérieure à ce seuil signifie que l'alternateur débite The presence on the input "el" of a voltage higher than this threshold means that the alternator delivers
et, par conséquent, que le moteur thermique tourne. and therefore the engine is running.
Le microprocesseur bloque alors le transistor Tl qui commande le contacteur 1 et empêche ainsi tout The microprocessor then blocks the transistor Tl which controls the contactor 1 and thus prevents any
fonctionnement du démarreur.starter operation.
Par contre, si la tension sur l'entrée "el" est inférieure au seuil, la commande du contacteur est autorisée. Un exemple de réalisation possible pour le circuit 4 On the other hand, if the voltage on the input "el" is lower than the threshold, the contactor control is authorized. A possible embodiment for circuit 4
est illustré sur la figure 2.is illustrated in figure 2.
Dans cet exemple, le module F de filtrage est un In this example, the filtering module F is a
filtre passe bande passif réalisé par deux circuits RC. passive band pass filter made by two RC circuits.
La borne "u" y est reliée à un premier condensateur Cl, dont l'extrémité opposée à ladite borne est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une première résistance Rl. A leur extrémité commune, le condensateur Cl et la résistance Rl 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 The terminal "u" is connected to a first capacitor C1 there, the end opposite to said terminal is connected to ground via a first resistor R1. At their common end, the capacitor C1 and the resistor R1 are connected to a second resistor R2 which is connected at its other end to a second capacitor C2 mounted between said resistor R2 and the
masse.mass.
Le module A est constitué par un amplificateur à gain fixe. Il comporte un amplificateur opérationnel Al monté en réaction de tension non inverseuse (entrée inverseuse reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel Al par une résistance R3 et à la masse par Module A consists of a fixed gain amplifier. It includes an operational amplifier Al mounted in non-inverting voltage reaction (inverting input connected to the output of the operational amplifier Al by a resistor R3 and to ground by
une résistance R4.resistance 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 Dl montée entre la sortie du module d'amplification A et l'entrée "el", en étant passante de ladite sortie vers ladite entrée, ainsi que par un condensateur C3 monté entre la cathode de ladite The module I illustrated in FIG. 2 makes it possible to collect the peak voltage of the amplified signal. It consists of a diode Dl mounted between the output of the amplification module A and the input "el", passing from said output to said input, as well as by a capacitor C3 mounted between the cathode of said
diode Di et la masse.diode Di and the ground.
D'autres variantes de réalisation que celles qui viennent d'être décrites peuvent bien entendu être envisagées. En particulier, le microprocesseur 2 peut être Other embodiments than those which have just been described can of course be envisaged. In particular, the microprocessor 2 can be
remplacé par des circuits analogiques. replaced by analog circuits.
En outre, les moyens électroniques (microprocesseur In addition, electronic means (microprocessor
3, circuit 4) peuvent être placés hors du démarreur. 3, circuit 4) can be placed outside the starter.
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