WO2009083408A1 - Control device for solenoid, electric starter including same, and corresponding control methods - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a control device for a solenoid (1) electrically powered by a voltage source (2), the device being preferably intended for integration into an electric starter for a combustion engine. The control device includes a main switching means (3) controlled by a calculation means (4) so as to hash the power supply of the solenoid (1), and an auxiliary switching means (5) arranged in parallel with the solenoid (1) and permitting a current flow in the solenoid (1) when the power supply is cut off by the main switching means (3). Furthermore, the device includes an additional switching means (6) arranged in series with said auxiliary switching means (5) as well as a voltage clipping means (7) arranged in parallel with the solenoid (1) and with the additional switching means (6), wherein said additional switching means (6) enables a selection between at least two current flow paths when the power supply is cut off by the main switching means (3). The invention also relates to an electric starter for a combustion engine integrating such a device, and to a control method for actuating such a device for a starter.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR UN SOLENOIDE, DEMARREUR ELECTRIQUE L'INCORPORANT, ET PROCEDES CONTROL DEVICE FOR SOLENOID, ELECTRIC STARTER INCORPORATING THE SAME, AND METHODS
DE COMMANDE CORRESPONDANTSOF ORDER CORRESPONDING
La présente invention a pour objet un dispositif de commande pour un solénoïde alimenté électriquement par une source de tension, le dispositif étant de préférence destiné à être intégré dans un démarreur électrique pour un moteur à combustion, ce dispositif comprenant un moyen de commutation principal commandé par un moyen de calcul de manière à permettre de hacher l'alimentation électrique du solénoïde ainsi qu'un moyen de commutation auxiliaire mis en parallèle avec le solénoïde et permettant une circulation de courant dans le solénoïde lorsque son alimentation électrique est coupée par le moyen de commutation principal; elle a également pour objet un démarreur électrique pour un moteur à combustion intégrant un tel dispositif et un procédé de commande pour la mise en action d'un tel dispositif respectivement d'un tel démarreur.The present invention relates to a control device for a solenoid electrically powered by a voltage source, the device being preferably intended to be integrated in an electric starter for a combustion engine, this device comprising a main switching means controlled by calculating means for chopping the power supply of the solenoid and auxiliary switching means in parallel with the solenoid and allowing current flow in the solenoid when its power supply is cut off by the switching means main; it also relates to an electric starter for a combustion engine incorporating such a device and a control method for the actuation of such a device respectively of such a starter.
Cette invention s'inscrit dans le contexte de la technique automobile actuelle, notamment dans le cadre des démarreurs électriques de moteurs thermiques. Ce genre de démarreurs peut être couplé au vilebrequin du moteur thermique afin de l'entraîner et de lancer son démarrage. Notamment, depuis peu, des démarreurs ont été proposés qui possèdent une fonctionnalité appelée communément « Stop & Start ». Cette fonctionnalité consiste à couper automatiquement le moteur lorsque la vitesse du véhicule est zéro, par exemple à l'arrêt à un feu rouge ou dans toute autre situation nécessitant l'arrêt du véhicule, le moteur étant par la suite relancé automatiquement lorsque l'utilisateur le sollicite de nouveau. Ceci a pour but de réduire la consommation du véhicule ainsi que la pollution qu'il génère. Pour réaliser cette fonction « Stop & Start » aussi appelée « S&S » sur un véhicule à moteur thermique, notamment sur une voiture, en conservant un réseau électrique de bord simple, normalement un réseau à 14V, il existe actuellement principalement deux possibilités fondées sur des organes de démarrage automobiles électromagnétiques. Soit on utilise un alterno-démarreur qui est une machine réversible placée sur la courroie du moteur soit on utilise unThis invention is in the context of the current automotive technology, particularly in the context of electric motor starters. This kind of starter can be coupled to the crankshaft of the engine to drive it and start its start. In particular, recently, starters have been proposed that have a feature commonly called "Stop & Start". This feature is to automatically shut down the engine when the vehicle speed is zero, for example when stopped at a red light or in any other situation requiring the stopping of the vehicle, the engine is then restarted automatically when the user ask him again. This is to reduce the consumption of the vehicle and the pollution it generates. To achieve this function "Stop & Start" also called "S & S" on a vehicle with a combustion engine, especially on a car, while maintaining a simple on-board electrical network, normally a 14V grid, there are currently two main possibilities based on electromagnetic motor starting devices. Either we use an alternator-starter which is a reversible machine placed on the belt of the engine or we use a
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) démarreur adapté à la fonction S&S au niveau puissance, bruit, usure, etc .. Ce dernier type de démarreur assure, lors de la phase de démarrage jusqu'à l'autonomie du moteur par les cycles de combustion, l'entraînement du vilebrequin du moteur thermique au moyen d'un pignon qui s'engrène sur la denture d'une couronne dentée montée sur le pourtour du volant moteur, l'engagement du pignon dans la couronne étant contrôlé par un solénoïde agencé dans le démarreur.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) starter adapted to the S & S function at the power, noise, wear, etc. This last type of starter ensures, during the starting phase up to the autonomy of the engine by the combustion cycles, the crankshaft drive of the thermal engine by means of a pinion which meshes with the toothing of a ring gear mounted on the periphery of the flywheel, the engagement of the pinion in the ring being controlled by a solenoid arranged in the starter.
L'utilisation d'un démarreur S&S évoqué ci-dessus offre un très net potentiel de réduction de coût par rapport à un alterno-démarreur et est intéressant notamment pour des constructeurs automobiles généralistes, soucieux du ratio coût-prestation de leurs produits. Ce genre de démarreur a été amélioré dans le passé, par exemple au niveau de la commande du courant de son solénoïde, pour laquelle un hacheur électronique tel qu'exposé dans les documents DE 10 034 779 et US 5,818,679 a été proposé, ceci afin de procéder à un engagement progressif du pignon en deux étapes, voir par exemple les documents US 6,104,157 et US 6,323,562. De même, un solénoïde ayant une mono-bobine à deux étages, c'est-à-dire possédant deux positions alimentées stables de son noyau mobile, a été proposé pour ce genre de démarreurs.The use of an S & S starter mentioned above offers a very clear potential for cost reduction compared to an alternator-starter and is interesting especially for general car manufacturers, concerned about the cost-benefit ratio of their products. This kind of starter has been improved in the past, for example in the control of the current of its solenoid, for which an electronic chopper as stated in documents DE 10 034 779 and US 5,818,679 has been proposed, in order to proceed to a progressive engagement of the pinion in two stages, see for example the documents US 6,104,157 and US 6,323,562. Similarly, a solenoid having a two-stage mono-coil, that is to say having two stable powered positions of its mobile core, has been proposed for this kind of starters.
Un circuit de commande spécifique destiné à être intégré dans un tel démarreur a par ailleurs été mis au point par la demanderesse et fait l'objet d'une demande de brevet français. Ce dispositif de commande permet de limiter la puissance consommée par le démarreur électrique lors du démarrage du moteur à combustion, ceci en réalisant un écrêtage du courant lors de la mise sous tension du démarreur. Par ailleurs, ce genre de démarreurs « Stop & Start » fait l'objet d'autres améliorations au niveau de sa fonctionnalité, en particulier en ce qui concerne une fonction supplémentaire appelée "reflex-start". Cette fonction consiste à relancer le moteur par l'organe de démarrage alors que le vilebrequin du moteur, contrairement au cas d'un démarrage habituel, ne s'est pas encore immobilisé, suite à une succession rapide d'ordres, par exemple suite à un arrêt puis un redémarrage en moins d'une seconde. En outre, ce genre de situation peut se produire en cas de l'immobilisation d'une voiture à un feu rouge venant de passer au vert, lors d'un changement d'allure en rentrant sur un rond-point ou à un cédez- le-passage, etc..A specific control circuit intended to be integrated in such a starter has also been developed by the applicant and is the subject of a French patent application. This control device limits the power consumed by the electric starter when starting the combustion engine, this by performing a clipping of the current when powering the starter. Moreover, this kind of "Stop &Start" starters is the subject of other improvements in its functionality, particularly with regard to an additional function called "reflex-start". This function consists of restarting the engine by the starting device while the crankshaft of the engine, unlike the case of a usual start, has not yet stopped, following a fast succession of orders, for example following a stop then a restart in less than one second. In addition, this type of situation may occur in the event of a car being stopped at a red light that has just turned green, when it changes gears when entering a roundabout or when the-passage, etc.
Le système alterno-démarreur précité permet de réaliser la fonction "reflex- start" d'une façon simple, du fait que le couplage par courroie de la machine électrique réversible avec le vilebrequin du moteur assure naturellement la synchronisation du régime de rotation de la machine avec le vilebrequin, au rapport d'entraînement près. Il suffit donc d'alimenter la machine électrique pour fournir immédiatement, c'est-à-dire dès l'établissement des courants dans la machine électrique, un couple d'entraînement au moteur thermique. Mais, comme mentionné ci-dessus, le coût d'un alterno-démarreur reste élevé par rapport à un démarreur S&S, poussant alors les constructeurs automobiles à trouver une solution alternative.The aforementioned alternator-starter system makes it possible to perform the "reflex-start" function in a simple way, because the coupling of the reversible electric machine with the crankshaft of the motor naturally ensures the synchronization of the rotational speed of the machine. with the crankshaft, at the drive ratio near. It is therefore sufficient to power the electric machine to provide immediately, that is to say, as soon as the currents in the electric machine, a driving torque to the engine. But, as mentioned above, the cost of an alternator-starter remains high compared to an S & S starter, thus pushing car manufacturers to find an alternative solution.
Des démarreurs S&S permettant de réaliser une telle fonction "reflex-start" ont récemment été proposés, notamment par la demanderesse. Un tel démarreur peut, en particulier, être équipé d'un solénoïde lanceur à deux étages susmentionné. Ce genre de solénoïde, possédant deux positions alimentées stables de son noyau mobile, permet de commander, d'une part, dans sa première position alimentée stable, l'engagement du pignon du démarreur dans la denture de ladite couronne dentée montée sur le pourtour du volant moteur ainsi que, d'autre part, dans sa deuxième position alimentée stable, la mise sous tension du démarreur et ainsi l'entraînement du vilebrequin du moteur thermique, tandis que dans la position de repos du noyau mobile, le pignon n'est pas engagé dans la couronne et l'alimentation électrique du démarreur est coupée. Alternativement, il est par exemple possible de prévoir deux solénoïdes conventionnels pour effectuer ces étapes, l'engagement du pignon avec ladite couronne et la commutation d'un relais provoquant ladite mise sous tension du démarreur, indépendamment l'une de l'autre.S & S starters for performing such a "reflex-start" function have recently been proposed, in particular by the applicant. Such a starter may, in particular, be equipped with a two-stage starter solenoid mentioned above. This kind of solenoid, having two stable powered positions of its movable core, makes it possible to control, on the one hand, in its first stable powered position, the engagement of the starter pinion in the toothing of said ring gear mounted on the periphery of the flywheel as well as, secondly, in its second stable powered position, powering the starter and thus driving the crankshaft of the engine, while in the rest position of the movable core, the pinion is not engaged in the crown and the starter's power supply is cut off. Alternatively, it is for example possible to provide two conventional solenoids to perform these steps, the engagement of the pinion with said crown and the switching a relay causing said starter to be energized independently of each other.
Afin de réaliser une commande d'alimentation électrique de tels solénoïdes, il est actuellement connu de faire recours à un hacheur avec un transistor commandé en tant qu'interrupteur principal en combinaison avec un deuxième interrupteur en parallèle avec le solénoïde, qui peut de préférence consister en une diode ou en un autre transistor, en tant qu'interrupteur auxiliaire pour assurer la fonction dite de « roue-libre », c'est-à-dire permettant la circulation de courant dans la bobine du solénoïde lorsque l'alimentation électrique du solénoïde est coupée par l'interrupteur principal. Alternativement, il est connu d'utiliser pour la commande de l'alimentation du solénoïde un pont en H classique avec quatre transistors commandés. La solution utilisant un hacheur est plus économique, mais ne permet pas d'inverser la tension aux bornes de la bobine du solénoïde pour annuler rapidement le courant dans le solénoïde, tandis que le pont en H plus cher dispose de cette fonctionnalité afin d'annuler le plus vite possible le courant. Dans ce contexte, il est à noter qu'en général la bobine d'un tel solénoïde est caractérisée par sa propriété selfique, ceci provoquant normalement une réponse relativement lente de l'actuateur sous une tension donnée.In order to achieve a power supply control of such solenoids, it is currently known to use a chopper with a transistor controlled as the main switch in combination with a second switch in parallel with the solenoid, which may preferably consist in a diode or another transistor, as an auxiliary switch to provide the so-called "free-wheel" function, that is to say, allowing the flow of current in the coil of the solenoid when the power supply of the solenoid is turned off by the main switch. Alternatively, it is known to use for the control of the solenoid power supply a conventional H bridge with four controlled transistors. The chopper solution is more economical, but does not reverse the voltage across the solenoid coil to quickly cancel the current in the solenoid, while the more expensive H bridge has this feature to cancel as fast as possible the current. In this context, it should be noted that in general the coil of such a solenoid is characterized by its inductive property, this normally causing a relatively slow response of the actuator under a given voltage.
Il en découle de ce qui a été dit ci-dessus, d'une part, que ce genre de démarreurs électriques, notamment ceux disposant des fonctionnalités « Stop & Start » et/ou « reflex-start », respectivement leurs solénoïdes doivent disposer d'une grande souplesse d'utilisation, en particulier dans leur commande, afin de pouvoir égaler au niveau de leur performance un alterno-démarreur, et, d'autre part, que les solutions actuellement disponibles pour leur commande restent perfectibles. Il serait notamment souhaitable d'améliorer la commande au niveau de la vitesse de démarrage, au niveau du bruit généré par le démarreur, ou encore au niveau de l'usure des pièces, en particulier entre le pignon du démarreur et la couronne dentée du moteur, tous ces paramètres pouvant être influencés par la commande du solénoïde du démarreur. Par conséquent, le but de la présente invention est d'améliorer les systèmes actuels de démarrage de moteurs thermiques et de mettre à disposition, d'une part, un dispositif de commande pour un solénoïde disposant d'une grande flexibilité d'utilisation ainsi que, en particulier, d'un temps de réaction réduit, et, d'autre part, un démarreur électrique intégrant un tel dispositif de commande, ainsi qu'un procédé de commande correspondant pour un tel dispositif respectivement un tel démarreur, ceci en ayant recours à des moyens techniques simples, en restant compatible avec un véhicule automobile équipé d'une architecture de distribution électrique conventionnelle, et en proposant un coût moindre par rapport à un alterno-démarreur.It follows from what has been said above, on the one hand, that this kind of electric starters, especially those with "Stop &Start" and / or "reflex-start" features, respectively their solenoids must have a great flexibility of use, particularly in their order, to be able to match the level of their performance alternator-starter, and, secondly, that currently available solutions for their order remain perfectible. It would be particularly desirable to improve the control at the starting speed, at the level of the noise generated by the starter, or at the level of wear of the parts, in particular between the starter gear and the ring gear of the engine. , all these parameters being able to be influenced by the solenoid control of the starter. Therefore, the object of the present invention is to improve the current thermal engine starting systems and to provide, on the one hand, a control device for a solenoid having a great flexibility of use as well as in particular, a reduced reaction time, and, secondly, an electric starter integrating such a control device, and a corresponding control method for such a device respectively such a starter, this having recourse to simple technical means, remaining compatible with a motor vehicle equipped with a conventional electrical distribution architecture, and offering a lower cost compared to an alternator-starter.
Le dispositif de commande pour un solénoïde selon la présente invention se distingue à cet effet par les caractéristiques énumérées à la revendication 1 , notamment par le fait que le dispositif comprend un moyen de commutation supplémentaire mis en série avec ledit moyen de commutation auxiliaire ainsi qu'un moyen d'écrêtage de tension mis en parallèle avec le solénoïde à travers le moyen de commutation auxiliaire et avec le moyen de commutation supplémentaire, ce moyen de commutation supplémentaire permettant de choisir entre au moins deux voies de circulation du courant lorsque l'alimentation électrique du solénoïde est coupée par le moyen de commutation principal. De par cette structure de la commande du solénoïde il est possible de procéder à une coupure rapide du courant et ainsi d'améliorer le temps de réponse du solénoïde respectivement de son noyau mobile.The control device for a solenoid according to the present invention is distinguished for this purpose by the characteristics listed in claim 1, in particular in that the device comprises an additional switching means in series with said auxiliary switching means and voltage clipping means connected in parallel with the solenoid through the auxiliary switching means and with the additional switching means, this additional switching means making it possible to choose between at least two current flow paths when the power supply solenoid is cut off by the main switching means. By this structure of the control of the solenoid it is possible to proceed to a rapid shutdown of the current and thus to improve the response time of the solenoid respectively of its mobile core.
De préférence, ledit moyen de commutation principal est réalisé par un interrupteur commandé et ledit moyen de commutation auxiliaire est réalisé soit par un interrupteur auto-commandé soit par un interrupteur commandé dont la mise en conduction est alternativement réalisée avec celle de l'interrupteur principal. Le moyen de commutation principal peut notamment être réalisé par un transistor, de préférence par un transistor à effet de champs, en particulier par un MOSFET de type N, et le moyen de commutation auxiliaire peut être réalisé par une diode, de préférence une diode avec une réponse rapide et une faible chute de tension directe, par exemple de type Schottky.Preferably, said main switching means is provided by a controlled switch and said auxiliary switching means is provided either by a self-controlled switch or by a controlled switch whose conduction is alternately carried out with that of the main switch. The main switching means can in particular be realized by a transistor, preferably by a field effect transistor, in particular by an N-type MOSFET, and the auxiliary switching means can be realized by a diode, preferably a diode with a fast response and a small direct voltage drop, for example of the Schottky type.
Dans une forme d'exécution préférée, ledit moyen de commutation supplémentaire est constitué par un interrupteur commandé, cet interrupteur étant commandé par ledit moyen de calcul. Notamment, le moyen de commutation supplémentaire peut être constitué par un transistor, de préférence par un transistor à effet de champs, en particulier par un MOSFET de type P ou N.In a preferred embodiment, said additional switching means is constituted by a controlled switch, this switch being controlled by said calculating means. In particular, the additional switching means may consist of a transistor, preferably a field effect transistor, in particular a P or N-type MOSFET.
Dans une autre forme d'exécution, ledit moyen d'écrêtage de tension est constitué par un interrupteur auto-commandé, de préférence une diode, en particulier une diode de type diode de suppression.In another embodiment, said voltage clipping means is constituted by a self-controlled switch, preferably a diode, in particular a deletion diode type diode.
Il est en particulier possible, dans une forme d'exécution du dispositif, que le moyen de commutation principal est constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté négatif de la source de tension du solénoïde et que ledit moyen de commutation supplémentaire est constitué par un MOSFET de type P ou N. Le moyen de commutation principal peut aussi être constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté positif de la source de tension du solénoïde, ledit moyen de commutation supplémentaire étant dans ce cas favorablement constitué par un MOSFET de type N.In particular, it is possible in one embodiment of the device that the main switching means is constituted by an N-type MOSFET connected on the negative side of the solenoid voltage source and that said additional switching means is constituted by a P-type or N-type MOSFET. The main switching means may also consist of an N-type MOSFET connected on the positive side of the solenoid voltage source, said additional switching means being in this case favorably constituted by a MOSFET of type N.
Dans une autre forme d'exécution, le moyen de commutation principal est constitué par un transistor à effet de champs adapté à mesurer le courant le traversant, de préférence par un transistor du type SenseFET, ce qui permet de disposer de l'information concernant le niveau de courant dans la bobine du solénoïde, cette information pouvant être utilisée lors de sa commande.In another embodiment, the main switching means is constituted by a field effect transistor adapted to measure the current flowing through it, preferably by a SenseFET type transistor, which makes it possible to obtain information on the current level in the coil of the solenoid, this information can be used when ordering.
Dans encore une autre forme d'exécution, le rail d'alimentation positif du solénoïde est placé en aval d'un relais de protection afin de protéger le dispositif vis-à-vis d'une inversion accidentelle de la source de tension.In yet another embodiment, the solenoid positive supply rail is placed downstream of a protection relay to protect the device from accidental inversion of the voltage source.
La présente invention propose également un démarreur électrique pour un moteur à combustion qui comprend un solénoïde commandé par un tel dispositif de commande. En particulier, ce démarreur comprend de préférence un solénoïde qui est choisi de manière à avoir une tension électrique nominale inférieure à la tension électrique alimentant le démarreur, en particulier de façon à ce que la tension nominale du solénoïde est dans la plage de 4 à 12 V pour une tension alimentant le démarreur se trouvant dans la plage de 12 à 16 V. Ceci complémente le démarreur équipé d'un dispositif de commande permettant une coupure rapide du courant dans la bobine du solénoïde dans le sens que ce choix permet d'obtenir une montée de courant rapide. Le démarreur dispose alors d'un temps de réaction rapide pour l'application ainsi que pour l'enlèvement du courant dans le solénoïde, permettant par conséquent un engagement ainsi qu'un désengagement rapide et maîtrisé de son noyau mobile dans une position alimentée stable.The present invention also provides an electric starter for a combustion engine which comprises a solenoid controlled by such a control device. In particular, this starter preferably comprises a solenoid which is chosen so as to have a rated electrical voltage lower than the electric voltage supplying the starter, in particular so that the nominal voltage of the solenoid is in the range of 4 to 12. V for a voltage supplying the starter in the range of 12 to 16 V. This complements the starter equipped with a control device allowing a rapid power cut in the coil of the solenoid in the sense that this choice makes it possible to obtain a rapid rise in current. The starter then has a fast reaction time for the application as well as for the current removal in the solenoid, thus allowing a commitment and a quick and controlled disengagement of its mobile core in a stable powered position.
Dans une forme d'exécution d'un tel démarreur, le solénoïde peut être constitué par un solénoïde lanceur à deux étages disposant de deux positions stables de son noyau mobile, définies en fonction du courant traversant le bobinage.In one embodiment of such a starter, the solenoid may be constituted by a two-stage starter solenoid having two stable positions of its movable core, defined as a function of the current flowing through the coil.
La présente invention propose encore un procédé de commande pour la mise en action d'un tel dispositif de commande respectivement d'un tel démarreur.The present invention also proposes a control method for the actuation of such a control device respectively of such a starter.
Le procédé de commande du dispositif comprend, en mode d'établissement de courant ou de maintien du courant dans le solénoïde, les étapes - de commuter le moyen de commutation principal ou de le maintenir en état de commutation etThe control method of the device comprises, in current setting or current holding mode in the solenoid, the steps of - switching the main switching means or keeping it in the switching state and
- de commuter le moyen de commutation supplémentaire de façon à permettre la circulation de courant à travers le moyen de commutation auxiliaire, et, en mode d'arrêt rapide du courant dans le solénoïde, il comprend les étapes- switching the additional switching means to allow the flow of current through the auxiliary switching means, and, in the fast-off mode of the current in the solenoid, it comprises the steps
- d'interrompre le moyen de commutation principal etto interrupt the main switching means and
- d'interrompre le moyen de commutation supplémentaire de façon à interrompre la circulation de courant à travers ce moyen de commutation supplémentaire, une circulation de courant à travers le moyen d'écrêtage de tension restant possible.interrupting the additional switching means so as to interrupt the flow of current through this switching means additional, a flow of current through the voltage clipping means remaining possible.
Le procédé de commande pour la mise en action d'un démarreur correspondant comprend, en mode d'engagement lent du noyau mobile du solénoïde dans une position alimentée stable, les étapesThe control method for actuating a corresponding starter comprises, in slow engagement mode of the mobile solenoid core in a stable powered position, the steps
- de commuter le moyen de commutation principal en hachant le courant avec un rapport cyclique réduit de manière à faire croître modérément le courant à travers le solénoïde et à obtenir un mouvement lent de son noyau mobile, - après le mouvement du noyau mobile du solénoïde dans la position désirée, de hacher le courant à travers le moyen de commutation principal avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position alimentée stable, et, en mode d'engagement rapide du noyau mobile du solénoïde dans une position alimentée stable, le procédé comprend les étapes- switching the main switching means by chopping the current with a reduced duty cycle so as to moderately increase the current through the solenoid and to obtain a slow movement of its movable core, - after the movement of the solenoid movable core in the desired position, chopping the current through the main switching means with a duty cycle corresponding to the holding current of the solenoid movable core so as to obtain the maintenance of its movable core in a stable powered position, and, in the operating mode, fast engagement of the mobile solenoid core in a stable powered position, the method comprises the steps
- de commuter le moyen de commutation principal en appliquant une pleine onde de tension au solénoïde de manière à faire croître rapidement le courant à travers le solénoïde et à obtenir un mouvement rapide de son noyau mobile,- switching the main switching means by applying a full voltage wave to the solenoid so as to rapidly increase the current through the solenoid and to obtain a rapid movement of its movable core,
- d'interrompre soit uniquement le moyen de commutation principal, soit ce dernier et le moyen de commutation supplémentaire de manière à faire décroître rapidement le courant à travers le solénoïde et à freiner le mouvement du noyau mobile, et - après le mouvement du noyau mobile du solénoïde dans la position désirée, de commuter de nouveau le moyen de commutation principal en hachant le courant avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position alimentée stable. II est ainsi possible de disposer d'un dispositif de commande respectivement d'un démarreur électrique disposant d'une grande flexibilité d'utilisation et notamment d'un temps de réaction réduit que cela soit en montée ou en coupure du courant, ce qui permet de mieux maîtriser la cinématique du noyau mobile.interrupting either only the main switching means, the latter and the additional switching means so as to rapidly decrease the current through the solenoid and to slow down the movement of the mobile core, and - after the movement of the mobile core of the solenoid in the desired position, to switch the main switching means again by chopping the current with a duty cycle corresponding to the holding current of the movable core of the solenoid so as to obtain the maintenance of its mobile core in a stable powered position. It is thus possible to have a control device respectively of an electric starter having a great flexibility of use and in particular a reduced reaction time whether it is up or down the current, which allows to better control the kinematics of the mobile core.
D'autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins.Other advantages emerge from the features expressed in the dependent claims and from the description which sets forth the invention in more detail with the aid of drawings.
Les dessins annexés illustrent schématiquement et à titre d'exemple trois formes d'exécution de l'invention.The accompanying drawings illustrate schematically and by way of example three embodiments of the invention.
La figure 1 représente un schéma électronique d'un dispositif de commande faisant recours à un moyen de commutation principal constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté négatif de la source de tension du solénoïde et à un moyen de commutation supplémentaire constitué par un MOSFET de type P.FIG. 1 represents an electronic diagram of a control device using a main switching means consisting of an N-type MOSFET connected on the negative side of the solenoid voltage source and an additional switching means constituted by a MOSFET. of type P.
La figure 2 montre un schéma électronique d'un dispositif de commande faisant recours à un moyen de commutation principal constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté négatif de la source de tension du solénoïde et à un moyen de commutation supplémentaire constitué par un MOSFET de type N. La figure 3 montre un schéma électronique où le moyen de commutation principal est constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté positif de la source de tension du solénoïde et où le moyen de commutation supplémentaire est constitué par un MOSFET de type N.FIG. 2 shows an electronic circuit diagram of a control device using a main switching means consisting of an N-type MOSFET connected on the negative side of the solenoid voltage source and an additional switching means constituted by a MOSFET. N-type FIG. 3 shows an electronic diagram where the main switching means is constituted by an N-type MOSFET connected on the positive side of the solenoid voltage source and the additional switching means is constituted by a MOSFET of the type NOT.
L'invention va maintenant être décrite en détail en référence aux dessins annexés qui permettront d'illustrer, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'invention.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings which will illustrate, by way of example, several embodiments of the invention.
Le schéma électronique représenté à la figure 1 montre une forme d'exécution d'un dispositif de commande selon la présente invention adapté à commander un solénoïde 1 alimenté électriquement par une source de tension 2.The electronic diagram represented in FIG. 1 shows an embodiment of a control device according to the present invention adapted to to control a solenoid 1 powered electrically by a voltage source 2.
Le solénoïde peut être un solénoïde lanceur classique à un étage, c'est-à-dire dont le noyau mobile a une position de repos stable et une position stable unique, en fin de course du noyau mobile, lorsque le solénoïde est sous tension. Il peut également consister en un solénoïde lanceur à deux étages avec deux positions alimentées stables. Le dispositif de commande selon la présente invention est particulièrement adapté à être intégré dans un démarreur électrique pour un moteur à combustion, tel que nécessaire dans une automobile, mais peut être utilisé dans toute autre application adéquate. Ce dispositif est basé sur la solution de commande connue utilisant un hacheur électronique, au lieu d'un pont en H avec quatre transistors, et comprend un moyen de commutation principal 3 commandé par un moyen de calcul 4 de manière à permettre de hacher l'alimentation électrique du solénoïde 1. Le moyen de commutation principal 3 permet de couper ou d'instaurer l'alimentation électrique du solénoïde voire de sa bobine ainsi que des autres composants se trouvant en aval dans le circuit électrique. Un moyen de commutation auxiliaire 5 est mis en parallèle avec le solénoïde 1 et permet une circulation de courant dans le solénoïde 1 lorsque son alimentation électrique est coupée par le moyen de commutation principal 3. De préférence, ledit moyen de commutation principal 3 est réalisé par un interrupteur commandé et ledit moyen de commutation auxiliaire 5 est réalisé soit par un interrupteur auto-commandé soit par un interrupteur commandé dont la mise en conduction est alternativement réalisée avec celle de l'interrupteur principal 3. Il est particulièrement favorable de réaliser le moyen de commutation principal 3 par un transistor, notamment par un transistor à effet de champ, en particulier par un MOSFET (Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) de type N. Ledit moyen de commutation auxiliaire 5 est, de préférence, réalisé par une diode, notamment par une diode de type Schottky.The solenoid may be a conventional single-stage solenoid solenoid, that is, whose movable core has a stable rest position and a single stable position at the end of travel of the movable core when the solenoid is energized. It may also consist of a two-stage starter solenoid with two stable powered positions. The control device according to the present invention is particularly adapted to be integrated in an electric starter for a combustion engine, as required in an automobile, but may be used in any other suitable application. This device is based on the known control solution using an electronic chopper, instead of an H bridge with four transistors, and comprises a main switching means 3 controlled by a calculating means 4 so as to allow the chopping of the chopper. solenoid power supply 1. The main switching means 3 makes it possible to cut or to introduce the power supply of the solenoid or even of its coil as well as of the other components downstream in the electric circuit. An auxiliary switching means 5 is connected in parallel with the solenoid 1 and allows a current flow in the solenoid 1 when its power supply is cut off by the main switching means 3. Preferably, said main switching means 3 is realized by a controlled switch and said auxiliary switching means 5 is made either by a self-controlled switch or by a controlled switch whose conduction is alternately carried out with that of the main switch 3. It is particularly favorable to realize the means of main switching 3 by a transistor, in particular by a field-effect transistor, in particular by an N-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Said auxiliary switching means 5 is preferably produced by a diode, in particular by a Schottky type diode.
Dans le circuit électrique illustré à la figure 1 , le moyen de commutation principal 3 constitué par un MOSFET de type N est raccordé du coté négatif de la source de tension 2 du solénoïde 1 , ce qui est connu sous le nom d'un hacheur électronique de type « low side », contrairement au type « high side » où le moyen de commutation principal 3 est raccordé du coté positif de la source de tension 2 du solénoïde 1. Au cas préféré où le moyen de commutation auxiliaire 5 prend la forme d'une diode en tant qu'interrupteur auto-commandé assurant la continuité de la circulation du courant dans la bobine selfique du solénoïde 1 en présentant une faible chute de tension lorsque le courant circule en boucle dans la bobine, c'est-à-dire quand son alimentation électrique est coupée par le moyen de commutation principal 3, ce composant est appelé couramment «diode de roue libre".In the electrical circuit illustrated in FIG. 1, the main switching means 3 consisting of an N-type MOSFET is connected to the negative side of the voltage source 2 of the solenoid 1, which is known as a "low side" electronic chopper, unlike the "high side" type where the main switching means 3 is connected to the positive side of the source of the solenoid voltage 2 1. In the preferred case where the auxiliary switching means 5 takes the form of a diode as a self-controlled switch ensuring the continuity of the flow of current in the solenoid coil of the solenoid 1 by presenting a weak voltage drop when the current flows in a loop in the coil, that is to say when its power supply is cut by the main switching means 3, this component is commonly called "freewheel diode".
Du fait de l'application préférée d'un dispositif de commande selon la présente invention dans le cadre d'un démarreur électrique pour un moteur thermique, notamment pour une automobile, les transistors utilisés sont préférentiellement de type transistor à effet de champ, en particulier de type MOSFET, tel que mentionné ci-dessus. En effet, ces transistors sont particulièrement adaptés pour les basses tensions telles que dans un réseau de bord automobile d'environ 14V rencontrées dans l'automobile. Préférentiellement on utilise un MOSFET principal 3 de type canal N, du simple fait que ceux-ci sont plus répandus que le type canal P. Dans le cas d'un hacheur « low side », un MOSFET principal 3 de type canal N est approprié de par sa commande positive de grille référencée par rapport à la masse du circuit électrique, ce qui simplifie la réalisation du circuit de commande de grille du MOSFET principal 3. Un MOSFET est typiquement commandé à des fréquences f supérieures au domaine audible humain, soit f > 15-2OkHz, avec un état conducteur « on » et un état ouvert «off ». Si la contrainte acoustique est moindre, la fréquence peut être abaissée à quelques kHz. Les durées des états on et off sont donc courtes, en générale inférieures à 100 μs. Le niveau de courant dans la bobine du solénoïde 1 peut être ajusté par la valeur du rapport cyclique de fermeture du MOSFET principal 3, ce paramètre étant commandé par ledit moyen de calcul 4. Partant de cette configuration connue d'un hacheur électronique pour la commande de l'alimentation électrique d'un solénoïde 1 , la présente invention propose que le dispositif de commande comprend de plus un moyen de commutation supplémentaire 6 mis en série avec ledit moyen de commutation auxiliaire 5 ainsi qu'un moyen d'écrêtage de tension 7 mis en parallèle avec le solénoïde 1 et avec le moyen de commutation supplémentaire 6. Ce moyen de commutation supplémentaire 6 permet alors de choisir entre au moins deux voies de circulation du courant lorsque l'alimentation électrique du solénoïde 1 est coupée par le moyen de commutation principal 3. Le moyen de commutation supplémentaire 6 peut être constitué par un interrupteur commandé, cet interrupteur étant, de préférence, également commandé par ledit moyen de calcul 4. Dans une forme d'exécution préférée, le moyen de commutation supplémentaire 6 est constitué par un transistor, de préférence par un transistor à effet de champs, en particulier par un MOSFET de type P ou N. Dans la configuration illustrée à titre d'exemple à la figure 1 , où le moyen de commutation principal 3 est un MOSFET de type N, le moyen de commutation supplémentaire 6 est réalisé par un MOSFET de type P. En effet, on utilise préférentiellement un MOSFET de type P en tant que moyen de commutation supplémentaire 6, car la commande de la grille de ce transistor peut alors être réalisée de façon plus simple par rapport à un MOSFET de type N, c'est-à-dire sans recourir à un circuit driver avec une pompe de charge. Dans ce cas, il est possible d'utiliser un simple transistor NPN à collecteur ouvert sur la grille du MOSFET P. En ce qui concerne le moyen d'écrêtage de tension 7, il peut de manière favorable être constitué par un interrupteur auto-commandé réagissant à un seuil de tension fixé de préférence une diode, en particulier une diode de type diode de suppression ou encore par exemple une résistance dont la valeur élevée, diminue fortement à partir d'un certain seuil de tension appliquée à ses bornes (aussi connue sous le nom de VDR : Voltage Dépendent Resistor). Pour simplifier la terminologie, on parlera dans la suite également d'interrupteur principal ou de MOSFET principal pour le moyen de commutation principal 3, de diode de roue libre pour le moyen de commutation auxiliaire 5, d'interrupteur supplémentaire ou de MOSFET supplémentaire pour le moyen de commutation supplémentaire 6, et de diode de suppression pour le moyen d'écrêtage de tension 7.Due to the preferred application of a control device according to the present invention in the context of an electric starter for a heat engine, particularly for an automobile, the transistors used are preferably of the field effect transistor type, in particular of the MOSFET type, as mentioned above. Indeed, these transistors are particularly suitable for low voltages such as in a car edge network of about 14V encountered in the automobile. Preferably, a main N-channel MOSFET 3 is used, simply because these are more widespread than the P-channel type. In the case of a "low side" chopper, a main N-channel type MOSFET 3 is appropriate. by its positive gate control referenced to the ground of the electrical circuit, which simplifies the realization of the gate control circuit of the main MOSFET 3. A MOSFET is typically controlled at frequencies f higher than the human audible range, ie f > 15-2OkHz, with a conductive state "on" and an open state "off". If the acoustic stress is lower, the frequency can be lowered to a few kHz. The duration of the states on and off are therefore short, generally less than 100 μs. The current level in the coil of solenoid 1 can be adjusted by the value of the closing duty ratio of main MOSFET 3, this parameter being controlled by said calculating means 4. Based on this known configuration of an electronic chopper for controlling the power supply of a solenoid 1, the present invention proposes that the control device further comprises an additional switching means 6 connected in series with said switching means. auxiliary 5 as well as a voltage clipping means 7 connected in parallel with the solenoid 1 and with the additional switching means 6. This additional switching means 6 then makes it possible to choose between at least two current flow paths when the The power supply of the solenoid 1 is cut off by the main switching means 3. The additional switching means 6 can be constituted by a controlled switch, this switch being preferably also controlled by said calculating means 4. In a form of FIG. preferred embodiment, the additional switching means 6 is constituted by a transistor, preferably a tra a field effect nsistor, in particular by a P or N type MOSFET. In the configuration illustrated by way of example in FIG. 1, where the main switching means 3 is an N-type MOSFET, the additional switching means 6 is made by a P-type MOSFET. In fact, a P-type MOSFET is preferably used as an additional switching means 6, since the control of the gate of this transistor can then be carried out in a simpler way with respect to an N-type MOSFET, that is to say without using a driver circuit with a charge pump. In this case, it is possible to use a single open-collector NPN transistor on the gate of the MOSFET P. With regard to the voltage clipping means 7, it can favorably be constituted by a self-controlled switch responsive to a voltage threshold preferably fixed a diode, in particular a diode-type suppression diode or for example a resistor whose high value, strongly decreases from a certain threshold voltage applied to its terminals (also known under the name of VDR: Voltage Depends Resistor). To simplify the terminology, reference will be made hereinafter also of main switch or main MOSFET for the main switching means 3, freewheeling diode for the auxiliary switching means 5, additional switch or additional MOSFET for the additional switching means 6, and suppressor diode for the voltage clipping means 7.
En se référant à la forme d'exécution selon la figure 1 d'un dispositif de commande selon la présente invention, on peut illustrer le fonctionnement et l'amélioration selon la présente invention du hacheur connu adapté au pilotage de la bobine du solénoïde d'un démarreur. En ajoutant un moyen de commutation supplémentaire 6 en série avec le moyen de commutation auxiliaire 5 qui est normalement la diode de roue libre et un moyen d'écrêtage de tension 7 en parallèle avec le solénoïde 1 et avec le moyen de commutation supplémentaire 6, il devient en effet possible de choisir entre deux voies de passage du courant dans les phases où le moyen de commutation principal 3 ne conduit pas (état off).Referring to the embodiment of FIG. 1 of a control device according to the present invention, it is possible to illustrate the operation and improvement according to the present invention of the known chopper adapted to driving the solenoid coil of a starter. By adding an additional switching means 6 in series with the auxiliary switching means 5 which is normally the freewheeling diode and a voltage clipping means 7 in parallel with the solenoid 1 and with the additional switching means 6, it is it becomes possible to choose between two current flow paths in the phases where the main switching means 3 does not drive (off state).
En mode d'établissement du courant ou de maintien du courant dans la bobine du solénoïde 1 du démarreur, quand le moyen de commutation principal 3 est dans son état conducteur, la diode de roue libre 5 est utilisée en commutant le moyen de commutation supplémentaire 6 qui se trouve ainsi dans son état de conduction continue, ce qui minimise les pertes. Ensuite, lorsque l'on souhaite faire décroître rapidement le courant dans le solénoïde 1 , dans le but par exemple de limiter le mouvement du noyau mobile du solénoïde 1 à sa première position d'engagement ou de limiter la vitesse d'impact du noyau en fin de sa course, ce qui permet de réduire le bruit et l'usure des pièces concernées, ou dans le but d'annuler rapidement le courant dans le solénoïde, ce qui permet par exemple de réaliser un désengagement rapide du pignon du démarreur de la couronne dentée du moteur thermique, le moyen de commutation supplémentaire 6 est utilisé de la manière suivante. D'abord, le moyen de commutation principal 3 est mis dans son état non-conducteur off et, simultanément, le moyen de commutation supplémentaire 6 est également interrompu. Le courant circulant à travers la bobine du solénoïde 1 ne peut alors que passer par le moyen d'écrêtage de tension 7 et trouve ainsi un passage présentant une plus grande chute de tension, ce qui accélère la vitesse de réduction du courant, cette phase réalisant ainsi la fonction de coupure rapide du courant circulant à travers le solénoïde 1. Cette phase est dans la suite également appelée « fast switch-off ». Si l'on souhaite que le courant dans le solénoïde 1 décroît normalement respectivement plus lentement, il suffit de ne pas interrompre le moyen de commutation supplémentaire 6 lorsque le moyen de commutation principal 3 est mis dans son état non-conducteur off, le courant pouvant alors passer à travers l'interrupteur supplémentaire 6.In current setting or current holding mode in the solenoid 1 coil of the starter, when the main switching means 3 is in its conductive state, the freewheeling diode 5 is used by switching the additional switching means 6 which is thus in its state of continuous conduction, which minimizes losses. Then, when it is desired to rapidly decrease the current in the solenoid 1, for example for the purpose of limiting the movement of the movable core of the solenoid 1 to its first engagement position or limit the impact speed of the core in end of its stroke, which reduces the noise and wear of the parts concerned, or for the purpose of quickly canceling the current in the solenoid, which allows for example to achieve a rapid disengagement of the starter gear of the toothed crown of the heat engine, the additional switching means 6 is used in the following manner. First, the main switching means 3 is put in its non-conducting state off and, simultaneously, the switching means additional 6 is also interrupted. The current flowing through the coil of the solenoid 1 can only then pass through the voltage clipping means 7 and thus finds a passage with a greater voltage drop, which accelerates the speed of current reduction, this phase realizing and the function of rapid shutdown of the current flowing through the solenoid 1. This phase is later also called "fast switch-off". If it is desired that the current in the solenoid 1 decreases normally respectively more slowly, simply do not interrupt the additional switching means 6 when the main switching means 3 is put in its non-conducting state off, the current can then pass through the additional switch 6.
Afin de détailler ces explications, il est à noter que pour une utilisation sur un réseau de bord automobile classique d'environ 14V, les valeurs typiques des caractéristiques des composants électroniques utilisés sont d'environ UMCP/MCS = 40 à 60V en ce qui concerne la tension pour les moyens de commutation principal 3 et supplémentaire 6 et d'environ UDs = 35 à 55V en ce qui concerne la tension pour la diode de suppression 7, ceci en satisfaisant la condition UDS < UMCP/MCS- La vitesse de variation du courant est égale au rapport de la tension dans la boucle parcouru par le courant divisée par l'inductance. Ceci est traduit par l'équation δl/δt = U/L, avec U étant la contre-tension rencontrée par le courant dans la boucle et L étant l'inductance de la bobine du solénoïde 1. L'inductance L varie en fonction de la position du noyau mobile dans la bobine. La contre-tension U dépend donc de l'état on ou off de l'interrupteur supplémentaire 6: Dans le mode hacheur sur diode de roue libre 5, où l'interrupteur supplémentaire 6 est en l'état conducteur, il s'ensuit pour la contre-tension U = r*l + UDRL, avec r étant la résistance de la boucle parcourue par le courant, principalement égale la résistance de la bobine du solénoïde 1 , et UDRL étant la tension appliquée à la diode de roue libre. Dans le mode « fast switch-off », où l'interrupteur supplémentaire 6 est en l'état non-conducteur, la dépendance se lit U = r*l + UDS +In order to detail these explanations, it should be noted that for use on a typical automotive edge network of approximately 14V, the typical values of the characteristics of the electronic components used are approximately U MCP / MCS = 40 to 60V with respect to relates to the voltage for the main switching means 3 and additional 6 and about U D s = 35 to 55V with respect to the voltage for the suppression diode 7, this satisfying the condition U DS <U MCP / MCS - The rate of change of the current is equal to the ratio of the voltage in the loop traversed by the current divided by the inductance. This is expressed by the equation Δl / δt = U / L, where U is the counter-voltage encountered by the current in the loop and L is the inductance of the coil of solenoid 1. The inductance L varies as a function of the position of the mobile core in the coil. The counter-voltage U therefore depends on the on or off state of the additional switch 6: In the freewheel diode chopper mode 5, where the additional switch 6 is in the conductive state, it follows to the counter-tension U = r * l + U DRL , where r is the resistance of the loop traversed by the current, mainly equal to the resistance of the coil of solenoid 1, and U DRL being the voltage applied to the free-wheeling diode . In the "fast switch-off" mode, where the switch additional 6 is in the non-conductive state, the dependency reads U = r * l + U DS +
UDRL-UDRL-
Dans le mode hacheur sur diode de roue libre, avec une mono-bobine du solénoïde 1 du démarreur d'une résistance de r = 1 Ω, parcouru par un courant de maintien de l'ordre de 5 A dans l'état initial, on peut estimer, en prenant une diode de roue libre à faible chute de tension de type Schottky avec UDRL = 0,3 V environ, que la contre-tension vaut approximativement U = 5 V initialement et décroît avec la diminution du courant I. En négligeant le terme UDRL, la décroissance du courant suit une loi exponentielle, avec une constante de temps T = L/r. Dans le mode « fast switch-off » avec une diode de suppression, on considère UDS = 55V. La contre-tension vaut alors approximativement U = 60V initialement et décroît faiblement avec la chute du courant I. En approximant U à une valeur constante, la décroissance du courant suit une loi linéaire. Le facteur de décroissance est par conséquent de l'ordre de dix fois plus rapide dans ce dernier cas que dans le mode hacheur sur diode de roue libre, ce qui justifie le nom « fast switch-off ». Le facteur de décroissance environ dix fois plus vite reflète en effet le rapport des contre-tensions d'environ U = 5,4V et U = 60V dans les deux cas. En comparaison, une structure plus complexe de pilotage de la bobine, telle qu'un pont en H nécessitant quatre interrupteurs, permet d'obtenir une contre-tension d'environ U = 19V, du fait qu'on peut considérer U = r*l + VRdB avec VRdB = 14V, ce qui correspond à un facteur de décroissance du courant environ trois fois moins que dans mode « fast switch-off ». Par conséquent, le gain sur la vitesse de décroissance du courant dans la bobine du solénoïde 1 apporté par le mode « fast switch-off » d'un dispositif de commande selon la présente invention est significatif.In free-wheel diode chopper mode, with a solenoid starter solenoid 1 of a resistor of r = 1 Ω, traversed by a maintenance current of about 5 A in the initial state, one can estimate, by taking a freewheeling diode with a low Schottky voltage drop with U DRL = approximately 0.3 V, that the counter-tension is approximately U = 5 V initially and decreases with the decrease of the current I. neglecting the term U DRL , the decay of the current follows an exponential law, with a time constant T = L / r. In the "fast switch-off" mode with a suppression diode, U DS = 55V is considered. The counter-tension is then approximately U = 60V initially and decreases slightly with the fall of the current I. By approximating U to a constant value, the decay of the current follows a linear law. The decay factor is therefore of the order of ten times faster in the latter case than in the freewheel diode chopper mode, which justifies the name "fast switch-off". The decay factor approximately ten times faster reflects the ratio of the counter-tensions of approximately U = 5.4V and U = 60V in both cases. In comparison, a more complex coil driving structure, such as an H bridge requiring four switches, makes it possible to obtain a counter-voltage of approximately U = 19V, since one can consider U = r * l + V Rd B with V Rd B = 14V, which corresponds to a decay factor of the current approximately three times less than in fast switch-off mode. Therefore, the gain on the decay rate of the current in the solenoid coil 1 provided by the "fast switch-off" mode of a control device according to the present invention is significant.
En référence à la figure 2, une autre forme d'exécution d'un dispositif de commande selon la présente invention peut être illustrée, selon laquelle le hacheur à interrupteur est de nouveau du type « low-side », c'est-à-dire que l'interrupteur principal 3 qui est de nouveau un MOSFET de type N est raccordé du coté négatif de l'alimentation électrique du solénoïde 1 , mais, de façon alternative, le moyen de commutation supplémentaire 6 est réalisé par un MOSFET de type canal N, contrairement au cas représenté à la figure 1. Le MOSFET supplémentaire 6 a la tension de sa grille amenée à un potentiel positif par rapport au rail d'alimentation électrique positif grâce à un circuit de pompe de charge discret réalisé avec deux capacités 8.1 , 8.2 et deux diodes 8.3, 8.4, qui permet la fermeture continue du MOSFET N supplémentaire 6 dès lors que le MOSFET principal 3 hache la tension de la bobine du solénoïde 1. Un transistor NPN à collecteur ouvert sur la grille du MOSFET N supplémentaire 6 permet de disposer d'une interface simple avec le circuit logique de commande référencé à la masse.With reference to FIG. 2, another embodiment of a control device according to the present invention can be illustrated, according to which the switch chopper is again of the "low-side" type, that is to say say that the main switch 3 which is again an N-type MOSFET is connected the negative side of the power supply of the solenoid 1, but, alternatively, the additional switching means 6 is made by an N-channel MOSFET, unlike the case shown in Figure 1. The additional MOSFET 6 has the voltage its gate brought to a positive potential with respect to the positive power supply rail thanks to a discrete load pump circuit realized with two capacities 8.1, 8.2 and two diodes 8.3, 8.4, which allows the continuous closing of the additional N MOSFET 6 since the main MOSFET 3 chops the solenoid 1 coil voltage. An open collector NPN transistor on the additional MOSFET N gate 6 makes it possible to have a simple interface with the reference logic referred to the ground.
Une autre alternative est représentée à la figure 3, qui montre le cas où il est requis de commander la bobine du solénoïde lanceur 1 avec un interrupteur en « high side », c'est-à-dire que l'interrupteur principal 3 qui reste un MOSFET de type N est raccordé du coté positif de la source de tension 2 du solénoïde 1 , de manière à avoir le côté moins de la bobine raccordée à la masse. Dans le cas illustré, le moyen de commande supplémentaire 6 est de nouveau un MOSFET de type N. La commande du MOSFET principal 3 requiert alors un circuit driver 9 avec une pompe de charge. Ce driver 9 doit de plus tolérer des tensions négatives importantes, pouvant aller jusqu'à -UDs, sur sa sortie connectée à la source du MOSFET principal 3.Another alternative is shown in FIG. 3, which shows the case where it is required to control the coil of the starter solenoid 1 with a "high side" switch, that is to say that the main switch 3 which remains an N-type MOSFET is connected on the positive side of the voltage source 2 of the solenoid 1, so as to have the minus side of the coil connected to ground. In the case illustrated, the additional control means 6 is again an N type MOSFET. The control of the main MOSFET 3 then requires a driver circuit 9 with a charge pump. This driver 9 must also tolerate significant negative voltages, up to -U D s, on its output connected to the source of the main MOSFET 3.
Selon une autre forme d'exécution du dispositif, la protection du circuit contre une inversion accidentelle de la batterie est assurée en plaçant le rail d'alimentation positif en aval d'un relais de protection 10 connu sous le nom « Plus Après Contact » (+APC ). Cette configuration permet d'assurer une protection vis- à-vis de la connexion permanente de la bobine du solénoïde 1 au potentiel positif de la batterie, par exemple suite à un court-circuit, la corrosion, etc., dans le cas du montage de l'interrupteur principal 3 selon le schéma « low-side ». Ceci assure aussi une sécurité contre une activation accidentelle du démarreur en insérant deux moyens d'interruption en série dans le circuit d'alimentation électrique de la bobine du solénoïde 1. Il est à noter ici que dans le cas où une tension inverse est cependant appliquée sur l'alimentation électrique du hacheur, à la différence d'un hacheur classique où le courant traverse directement la diode inverse parasite du MOSFET principal et en série la diode de roue libre, ce qui conduit à la destruction certaine des semi-conducteurs avant la fusion d'un fusible de protection, le présent concept prévoit un passage du courant à travers la diode inverse parasite du MOSFET principal et en série l'enroulement de la bobine du solénoïde. La résistance de cette dernière tend à limiter le courant subi par la diode inverse du MOSFET. Le courant ne passe pas dans la diode de roue libre puisque la diode inverse du MOSFET auxiliaire est montée en tête-bêche avec la diode de roue libre, bloquant donc le passage du courant en parallèle de la bobine.According to another embodiment of the device, protection of the circuit against an accidental inversion of the battery is ensured by placing the positive supply rail downstream of a protection relay 10 known as the "More After Contact" ( + APC). This configuration makes it possible to provide protection against the permanent connection of the coil of solenoid 1 to the positive potential of the battery, for example following a short-circuit, corrosion, etc., in the case of mounting of the main switch 3 according to the "low-side" diagram. This also ensures safety against accidental activation of the starter by inserting two means of interruption in series in the electrical supply circuit of the coil of solenoid 1. It should be noted here that in the case where a reverse voltage is however applied to the power supply of the chopper, unlike a conventional chopper where the current flows directly through the parasitic reverse diode of the main MOSFET and in series the freewheeling diode, which leads to the certain destruction of the semiconductors before the fusion of a fuse protection, the present concept provides a passing the current through the parasitic reverse diode of the main MOSFET and in series winding the coil of the solenoid. The resistance of the latter tends to limit the current undergone by the inverse diode of the MOSFET. The current does not flow in the freewheeling diode since the auxiliary diode of the auxiliary MOSFET is mounted upside down with the freewheeling diode, thus blocking the current flow in parallel with the coil.
Selon encore une autre forme d'exécution du dispositif de commande selon la présente invention, ledit moyen de commutation principal 3 peut avantageusement être constitué par un transistor à effet de champs adapté à mesurer le courant le traversant, de préférence par un transistor du type SenseFET. Ces composants existent notamment pour les MOSFET de type N et délivrent un courant de mesure qui est l'image du courant de drain divisé par un ratio intrinsèque au composant. On évite ainsi la mesure du courant par shunt qui nécessite un composant supplémentaire et, de plus, engendre des pertes dissipatives. L'utilisation d'un shunt classique ou de tout autre dispositif assurant une mesure de courant reste bien évidemment compatible avec le dispositif selon la présente invention. Par contre, l'utilisation d'un MOSFET permettant la mesure du courant le traversant est particulièrement favorable dans le schéma d'un hacheur « low-side », tel que représenté aux figures 1 et 2. Dans ce cas, l'interrupteur principal 3 est référencé à la masse ce qui simplifie la circuiterie de traitement du signal de courant. Dans le cas d'un hacheur « high side », le potentiel de la source varie rapidement entre deux valeurs proches des tensions de masse et du réseau de bord à la fréquence du découpage, ce qui rend plus complexe le circuit de traitement du signal image de courant, du fait que la sortie miroir de courant est référencée au potentiel de la source. Ce signal est normalement un signal carré de même rapport cyclique et fréquence que la commande du MOSFET principal. Le circuit de traitement logé dans le moyen de calcul 4 le transforme en une valeur non puisée, basée sur la valeur du signal dans la phase de conduction de l'interrupteur principal 3. Ce signal continu suit ainsi l'évolution du courant dans la bobine du solénoïde, dès lors que le rapport cyclique n'est pas totalement nul, c'est-à-dire pendant qu'il n'y a pas de fermeture du MOSFET principal permettant la mesure du courant. L'exploitation de cette information de courant dans la bobine permet d'améliorer la commande de la bobine, en particulier à travers les aspects suivants.According to yet another embodiment of the control device according to the present invention, said main switching means 3 may advantageously be constituted by a field effect transistor adapted to measure the current flowing through it, preferably by a transistor of the SenseFET type. . These components exist in particular for N-type MOSFETs and deliver a measurement current which is the image of the drain current divided by an intrinsic ratio to the component. This avoids the current measurement by shunt which requires an additional component and, moreover, generates dissipative losses. The use of a conventional shunt or any other device ensuring a current measurement obviously remains compatible with the device according to the present invention. By cons, the use of a MOSFET for measuring the current flowing through it is particularly favorable in the scheme of a chopper "low-side", as shown in Figures 1 and 2. In this case, the main switch 3 is referenced to the ground which simplifies the current signal processing circuitry. In the case of a "high side" chopper, the potential of the source varies rapidly between two values close to ground voltages and the on-board network at the frequency of the division, which makes more complex the current image signal processing circuit, because the current mirror output is referenced to the potential of the source. This signal is normally a square wave of the same duty cycle and frequency as the control of the main MOSFET. The processing circuit housed in the calculation means 4 converts it into a non-pulsed value, based on the value of the signal in the conduction phase of the main switch 3. This continuous signal thus follows the evolution of the current in the coil of the solenoid, since the duty cycle is not totally zero, that is to say while there is no closure of the main MOSFET for measuring the current. The exploitation of this current information in the coil makes it possible to improve the control of the coil, in particular through the following aspects.
D'une part, la disponibilité de cette information concernant le courant traversant la bobine du solénoïde 1 permet d'assurer une meilleure indépendance du courant vis-à-vis de la tension d'alimentation et de la température. En effet, il est connu que la tension d'un réseau de bord automobile varie en fonction de diverses conditions, parmi lesquelles l'état de la batterie, la température, les consommateurs mis en marche, ou encore la tension de consigne du régulateur de l'alternateur, en particulier si celui-ci est piloté par un calculateur externe, comme c'est le cas sur nombreux nouveaux véhicules qui optimise le niveau de tension du réseau de bord, tandis que le courant dans la bobine du solénoïde dépend principalement de la tension appliquée par le hacheur et de la résistance interne de la bobine. Il est également connu que la résistance du bobinage en cuivre de la bobine augmente sensiblement avec la température, notamment environ 4% par tranche de 100C d'augmentation de température. Le comportement électromécanique de la bobine est directement lié au courant qui crée le champ magnétique agissant sur le noyau mobile.On the one hand, the availability of this information concerning the current flowing through the coil of solenoid 1 makes it possible to ensure better independence of the current with respect to the supply voltage and the temperature. Indeed, it is known that the voltage of an automotive edge network varies according to various conditions, among which the state of the battery, the temperature, the consumers switched on, or the setpoint voltage of the regulator. the alternator, especially if it is controlled by an external computer, as is the case on many new vehicles that optimizes the voltage level of the onboard network, while the current in the solenoid coil depends mainly on the voltage applied by the chopper and the internal resistance of the coil. It is also known that the resistance of the copper winding of the coil increases substantially with the temperature, in particular about 4% per 10 ° C. increment of temperature increase. The electromechanical behavior of the coil is directly related to the current that creates the magnetic field acting on the moving core.
Par conséquent, en utilisant un contrôle du courant traversant la bobine du solénoïde 1 , il est possible d'agir directement sur le contrôle de la force qui met en mouvement son noyau mobile. L'information sur le courant dans la bobine permet ainsi de réaliser un asservissement de commande de la bobine en courant et non pas en tension.Therefore, by using current control through the coil of solenoid 1, it is possible to act directly on the control of the force that sets in motion its mobile core. Information about the current in the coil allows thus to achieve servo control of the coil current and not voltage.
D'autre part, l'information concernant le courant traversant la bobine du solénoïde 1 permet la surveillance thermique de la bobine, nécessaire ou tout au moins souhaitable du fait que la résistance r(T) = U/l du bobinage est une fonction de la température ambiante, tel que mentionné ci-dessus. En effet, dans l'application principalement envisagée, la bobine du solénoïde lanceur 1 est située dans un environnement thermique chaud et contraignant, notamment sous le capot moteur d'un véhicule, le démarreur étant normalement monté sur le moteur thermique. De plus, le solénoïde d'un démarreur Stop&Start assure la fonction pré-engagement du pignon, ce qui implique l'alimentation électrique du solénoïde 1 sur la durée de la phase Stop qui peut durer plusieurs dizaines de secondes voire dépasser une minute. Le courant traversant la bobine est un courant de maintien, de valeur réduite par rapport à un courant d'appel, mais qui demeure suffisant pour entraîner des pertes dissipatives pouvant être significatives selon les choix de dimensionnement fait pour le solénoïde, c'est-à-dire le nombre de spires, la section du fil, etc.. L'échauffement de la bobine par effet Joule fait ainsi varier sa résistance interne et peut amener le fil de cuivre de la bobine à des températures critiques, en particulier en cas d'usage intensif de la fonction Stop&Start dans un environnement très chaud. En cas d'équipement d'un dispositif de commande selon la présente invention avec un interrupteur principal de type SenseFET, il dispose des informations de tension moyenne appliquée à la bobine et de courant traversant la bobine, ce qui permet de déterminer la valeur de la résistance avec la loi d'Ohm. Il est alors possible d'estimer la température du fil de cuivre à partir de la résistance calculée. Si la température atteint un niveau trop élevé, le dispositif de commande peut appliquer une procédure prédéfinie qui interrompt, sous certaines conditions, le pré-engagement pour protéger l'intégrité de la bobine. Le système de commande de l'entité Stop&Start est informé de cette situation et en tient compte lors de l'exécution suivante d'une opération de démarrage.On the other hand, the information regarding the current flowing through the coil of solenoid 1 allows the thermal monitoring of the coil, necessary or at least desirable because the resistance r (T) = U / l of the winding is a function of the ambient temperature, as mentioned above. Indeed, in the main application envisaged, the coil solenoid launcher 1 is located in a hot and constraining thermal environment, especially under the bonnet of a vehicle, the starter is normally mounted on the engine. In addition, the solenoid of a Stop & Start starter ensures the pre-engagement function of the pinion, which involves the power supply of solenoid 1 over the duration of the Stop phase which can last several tens of seconds or even exceed one minute. The current flowing through the coil is a holding current, of reduced value with respect to a inrush current, but which remains sufficient to cause dissipative losses that may be significant according to the sizing choices made for the solenoid, that is to say ie the number of turns, the section of the wire, etc. The heating of the coil by Joule effect thus varies its internal resistance and can bring the copper wire of the coil to critical temperatures, in particular in case of intensive use of the Stop & Start function in a very hot environment. In the case of equipping a control device according to the present invention with a SenseFET main switch, it has the information of the average voltage applied to the coil and the current flowing through the coil, which makes it possible to determine the value of the resistance with Ohm's law. It is then possible to estimate the temperature of the copper wire from the calculated resistance. If the temperature reaches a level too high, the controller may apply a predefined procedure that interrupts, under certain conditions, the pre-commitment to protect the integrity of the coil. The control system of the Stop & Start entity is informed of this situation and takes this into account during the next execution of a startup operation.
De plus, cette information permet d'effectuer un retour d'information au moyen de calcul 4, par exemple sur la position et la vitesse du noyau mobile. En effet, le déplacement du noyau mobile dans le circuit magnétique fait varier la réluctance, la valeur du courant s'en trouve affecté transitoirement. La surveillance dynamique du courant permet alors de détecter une information sur le mouvement du noyau. Par exemple, un critère sur dl(t)/dt permet de repérer le creux passager de courant, indice du déplacement du noyau mobile qui précède l'atteinte de la première position stable du noyau d'un solénoïde à deux étages. L'ajustement du rapport cyclique du hacheur peut s'appuyer sur cette information, pour améliorer le contrôle du solénoïde lanceur. Le pilotage du noyau mobile d'un solénoïde peut ainsi être amélioré par l'exploitation du signal de courant au cours de son mouvement, ou pour vérifier l'atteinte d'une position donnée en relation avec une valeur de réluctance donnée : par exemple la première position stable d'un solénoïde à deux étages.In addition, this information makes it possible to carry out a feedback by means of calculation 4, for example on the position and speed of the mobile core. Indeed, the displacement of the mobile core in the magnetic circuit varies the reluctance, the value of the current is affected transiently. The dynamic current monitoring then makes it possible to detect information on the movement of the core. For example, a criterion on dl (t) / dt makes it possible to identify the transient current trough, an index of the displacement of the mobile nucleus preceding the attainment of the first stable position of the nucleus of a two-stage solenoid. The adjustment of the chopper duty ratio can be based on this information, to improve the control of the solenoid launcher. The control of the mobile core of a solenoid can thus be improved by the exploitation of the current signal during its movement, or to verify the achievement of a given position in relation to a given reluctance value: for example the first stable position of a two-stage solenoid.
De plus, vu l'application principale envisagée pour le dispositif de commande d'un solénoïde selon la présente invention, elle concerne évidemment également un démarreur électrique pour un moteur à combustion qui comprend un solénoïde 1 ainsi qu'un dispositif de commande tel que décrit ci-dessus.In addition, given the main application envisaged for the control device of a solenoid according to the present invention, it obviously also relates to an electric starter for a combustion engine which comprises a solenoid 1 and a control device as described above.
Par ailleurs, il est particulièrement favorable de choisir un solénoïde 1 intégré dans le démarreur de manière à ce qu'il a une tension électrique nominale inférieure à la tension électrique alimentant le démarreur. De préférence, la tension nominale du solénoïde 1 est dans la plage de 4 à 12 V, typiquement de 6 à 10V, pour une tension alimentant le démarreur dans la plage de 12 à 16 V. En effet, il est très intéressant de prévoir l'utilisation d'une bobine de tension nominale inférieure à la tension du réseau de bord qui est normalement de 14V, car avec une telle bobine comportant moins de spires, qui est donc moins selfique et moins résistive, le temps de montée du courant sous une tension donnée peut être amélioré selon la loi δl/δt = U/L avec une valeur de l'inductance L plus petite.Furthermore, it is particularly favorable to choose a solenoid 1 integrated in the starter so that it has a nominal voltage lower than the voltage supplying the starter. Preferably, the nominal voltage of the solenoid 1 is in the range of 4 to 12 V, typically 6 to 10V, for a voltage supplying the starter in the range of 12 to 16 V. Indeed, it is very interesting to provide the use of a nominal voltage coil lower than the voltage of the onboard network which is normally 14V, because with such a coil having fewer turns, which is therefore less inductive and less resistive, the rise time of the current under a given voltage can be improved according to the law δl / δt = U / L with a value of the inductance L smaller.
Cette caractéristique sur le temps de montée est le corollaire de l'amélioration du temps de baisse du courant apportée par le dispositif de commande équipé d'un hacheur disposant d'un mode « fast switch-off ». Les valeurs de rapport cyclique sont ajustées en fonction du rapport de la tension nominale de la bobine du solénoïde 1 à la tension du réseau de bord de manière à ne pas 'griller' la bobine par des courants excessifs, ceci en réglant la tension d'alimentation électrique de la bobine avec le hacheur. Par exemple, si la tension nominale de la bobine est 7V et que la tension du réseau de bord est 14V, pour simplifier le ratio qui est dans cet exemple de 50%, il faudra, pour assurer un courant de maintien correspondant à 60% de la tension nominale, appliquer un rapport cyclique de 60% * 50% = 30% au hacheur du dispositif de commande. L'association d'un dispositif de commande disposant d'un mode « fast switch-off » avec un démarreur disposant d'un solénoïde avec une bobine de tension nominale inférieure à la tension du réseau de bord qui alimente le hacheur constitue alors un choix de conception pertinent en offrant un contrôle performant sur les temps de réaction du solénoïde lanceur et/ou d'un relais auxiliaire voire tout autre élément ayant recours à un solénoïde utilisé dans le démarreur d'un système Stop&Start.This characteristic on the rise time is the corollary of the improvement of the current drop time provided by the control device equipped with a chopper having a "fast switch-off" mode. The duty cycle values are adjusted according to the ratio of the nominal voltage of the solenoid 1 coil to the on-board system voltage so as not to "burn" the coil by excessive currents, this by adjusting the voltage of the coil. power supply of the coil with the chopper. For example, if the nominal voltage of the coil is 7V and the voltage of the on-board network is 14V, to simplify the ratio which is in this example of 50%, it will be necessary, to ensure a holding current corresponding to 60% of the nominal voltage, apply a duty cycle of 60% * 50% = 30% to the chopper of the control device. The combination of a control device having a "fast switch-off" mode with a starter having a solenoid with a nominal voltage coil lower than the voltage of the on-board power supply network that supplies the chopper then constitutes a choice of relevant design by offering a powerful control over the reaction times of the solenoid launcher and / or auxiliary relay or any other element using a solenoid used in the starter of a Stop & Start system.
Comme déjà mentionné dans l'introduction, le solénoïde 1 intégré dans le démarreur électrique peut être constitué par un solénoïde à deux étages disposant de deux positions alimentées stables de son noyau mobile ou par un solénoïde classique avec une position alimentée stable. Il est aussi évident que le démarreur pourrait comporter plusieurs solénoïdes commandés chacun par un dispositif de commande correspondant. On peut encore noter dans ce contexte, que le circuit électronique ainsi que le moyen de calcul du hacheur du dispositif de commande selon la présente invention peut être intégrée soit directement sur le démarreur soit dans un calculateur existant sur le véhicule, qui peut notamment être constitué par le calculateur d'injection du moteur thermique ou encore par une unité de commutation de charges montée sous capot moteur. Le choix se fait en fonction de considérations technico-économiques. Notamment, s'il est nécessaire de réaliser un démarreur tel que décrit ici et intégrant la fonction Stop&Start avec un coût peu élevé, il peut s'avérer pertinent d'héberger le hacheur dans un calculateur disponible dans l'architecture du véhicule. Dans ce cas, la liaison longue entre le solénoïde et le circuit électronique peut être la source de perturbations électromagnétique et ainsi poser le problème connu de l'éloignement. En tant que contre-mesure, il est alors possible de faire fonctionner le hacheur à des fréquences plus basses, qui peuvent être comprises dans la bande audible et ainsi constituer un compromis au niveau de bruit généré, et de réduire la raideur des fronts de commutation du hacheur et d'utiliser de câbles de liaison jointifs, ce qui constitue un compromis avec la dissipation des pertes de commutation.As already mentioned in the introduction, the solenoid 1 integrated in the electric starter can be constituted by a two-stage solenoid having two stable powered positions of its movable core or by a conventional solenoid with a stable powered position. It is also obvious that the starter could comprise several solenoids each controlled by a corresponding control device. It can further be noted in this context that the electronic circuit as well as the means for calculating the chopper of the control device according to the present invention can be integrated either directly on the starter or in an existing computer on the vehicle, which can notably be constituted by the injection computer of the engine or by a unit of load switching mounted under the bonnet. The choice is made according to technical and economic considerations. In particular, if it is necessary to realize a starter as described here and integrating the Stop & Start function with a low cost, it may be relevant to host the chopper in a calculator available in the vehicle architecture. In this case, the long link between the solenoid and the electronic circuit can be the source of electromagnetic disturbances and thus pose the known problem of distance. As a countermeasure, it is then possible to operate the chopper at lower frequencies, which may be included in the audible band and thus constitute a compromise at the generated noise level, and reduce the stiffness of the switching edges chopper and use contiguous connecting cables, which is a compromise with the dissipation of switching losses.
Selon un autre aspect de la présente invention, un procédé de commande pour la mise en action d'un tel dispositif de commande respectivement d'un tel démarreur sont proposés.According to another aspect of the present invention, a control method for the actuation of such a control device or such a starter respectively are proposed.
Les explications ci-dessus concernant le dispositif de commande pour un solénoïde établissent notamment que le procédé de commande du dispositif selon la présente invention comprend, en mode d'établissement de courant ou de maintien du courant dans le solénoïde 1 , les étapes de commuter le moyen de commutation principal 3 ou de le maintenir en état de commutation et de commuter le moyen de commutation supplémentaire 6 de façon à permettre la circulation de courant à travers le moyen de commutation auxiliaire 5. En mode d'arrêt rapide du courant dans le solénoïde, le procédé comprend les étapes d'interrompre le moyen de commutation principal 3 et d'interrompre le moyen de commutation supplémentaire 6 de façon à interrompre la circulation de courant à travers ce moyen de commutation supplémentaire 6, une circulation de courant à travers le moyen d'écrêtage de tension 7 restant possible. En ce qui concerne l'utilisation d'un démarreur électrique correspondant, le procédé de commande pour la mise en action d'un tel démarreur comprend, en mode d'engagement lent du noyau mobile du solénoïde 1 dans une position alimentée stable, les étapes de commuter le moyen de commutation principal 3 en hachant le courant avec un rapport cyclique réduit de manière à faire croître modérément le courant à travers le solénoïde 1 et à obtenir un mouvement lent de son noyau mobile, et, après le mouvement du noyau mobile du solénoïde 1 dans la position désirée, de hacher le courant à travers le moyen de commutation principal 3 avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde 1 de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position alimentée stable. En mode d'engagement rapide du noyau mobile du solénoïde dans une position alimentée stable, le procédé comprend les étapes de commuter le moyen de commutation principal 3 en appliquant une pleine onde de tension au solénoïde de manière à faire croître rapidement le courant à travers le solénoïde 1 et à obtenir un mouvement rapide de son noyau mobile, puis d'interrompre soit uniquement le moyen de commutation principal 3, soit ce dernier et le moyen de commutation supplémentaire 6 de manière à faire décroître rapidement le courant à travers le solénoïde 1 et à freiner le mouvement du noyau mobile, et ensuite, après le mouvement du noyau mobile du solénoïde 1 dans la position désirée, de commuter de nouveau le moyen de commutation principal 3 en hachant le courant avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde 1 de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position alimentée stable. Ces procédés de commandes permettent de disposer d'un dispositif de commande respectivement d'un démarreur électrique disposant d'une grande flexibilité d'utilisation et notamment d'un temps de réaction réduit que cela soit en montée ou en coupure du courant. Notamment, ces procédés permettent de disposer d'une plus grande souplesse dans le contrôle du solénoïde lanceur du démarreur, en particulier d'un démarreur Stop&Start. Ceci permet d'améliorer le fonctionnement de plusieurs opérations de pilotage du solénoïde lanceur respectivement d'un solénoïde en général, même si cette description se réfère à l'exemple d'un démarreur d'un moteur thermique.The above explanations relating to the control device for a solenoid establish in particular that the control method of the device according to the present invention comprises, in current setting mode or maintaining the current in the solenoid 1, the steps of switching the solenoid 1. main switching means 3 or keeping it in the switching state and switching the additional switching means 6 so as to allow the flow of current through the auxiliary switching means 5. In fast-off mode of the current in the solenoid the method comprises the steps of interrupting the main switching means 3 and interrupting the additional switching means 6 so as to interrupt the flow of current through this additional switching means 6, a flow of current through the means voltage clipping 7 remaining possible. With regard to the use of a corresponding electric starter, the control method for the actuation of such a starter comprises, in the slow engagement mode of the mobile core of the solenoid 1 in a stable powered position, the steps to switch the main switching means 3 by chopping the current with a reduced duty cycle so as to moderately increase the current through the solenoid 1 and to obtain a slow movement of its moving core, and, after the movement of the movable core of the solenoid 1 in the desired position, chopping the current through the main switching means 3 with a duty cycle corresponding to the holding current of the movable core of the solenoid 1 so as to obtain the maintenance of its movable core in a stable powered position. In fast engagement mode of the solenoid movable core in a stable powered position, the method comprises the steps of switching the main switching means 3 by applying a full voltage wave to the solenoid so as to rapidly increase the current through the solenoid 1 and to obtain a fast movement of its movable core, then to interrupt either only the main switching means 3 or the latter and the additional switching means 6 so as to rapidly decrease the current through the solenoid 1 and to brake the movement of the movable core, and then, after the movement of the movable core of the solenoid 1 in the desired position, to switch the main switching means 3 again by chopping the current with a duty ratio corresponding to the core holding current mobile of the solenoid 1 so as to obtain the maintenance of its mobile core in a stable powered position. These control methods make it possible to have a control device or an electric starter, respectively, which has a great flexibility of use and in particular a reduced reaction time whether it is a rise or a break in the current. In particular, these methods make it possible to have greater flexibility in controlling the starter solenoid solenoid, in particular a Stop & Start starter. This makes it possible to improve the operation of several driving operations of the solenoid launcher or of a solenoid in general, even if this description refers to the example of a starter of a heat engine.
Premièrement, les opérations d'engagement du pignon du démarreur dans une couronne dentée du moteur peuvent être facilitées et améliorées. Ces opérations d'engagement sont beaucoup plus nombreuses avec un démarreur Stop&Start par rapport à un démarreur conventionnel qui n'intervient qu'en début de trajet pour la mise en route initiale du moteur thermique. Pour les démarrages Stop&Start en cours de trajet, il est connu de pratiquer un pré-engagement du pignon, au cours de la phase d'arrêt du moteur. Typiquement, le pignon est engagé dans la phase finale d'immobilisation du vilebrequin, à des régimes de l'ordre de 100 tr/mn ou moins. Ceci permet de disposer d'une liaison mécanique déjà établie entre le pignon du démarreur et la couronne du moteur thermique lors de l'opération de redémarrage, qui doit être la plus rapide, sécurisée et silencieuse possible.First, starter gear engaging operations in a ring gear of the engine can be facilitated and improved. These engagement operations are much more numerous with a Stop & Start starter compared to a conventional starter which intervenes only at the beginning of the journey for the initial startup of the engine. For Stop & Start starts during the journey, it is known to pre-engage the pinion during the stopping phase of the engine. Typically, the pinion is engaged in the final phase of immobilization of the crankshaft, at speeds of the order of 100 rpm or less. This makes it possible to have a mechanical connection already established between the starter gear and the crown of the engine during the restart operation, which must be the fastest, secure and quiet possible.
Avec le dispositif de commande selon la présente invention et le procédé de commande correspondant, il est notamment possible de pratiquer deux types d'engagement pour le redémarrage dans le mode Stop&Start.With the control device according to the present invention and the corresponding control method, it is in particular possible to practice two types of engagement for the restart in the Stop & Start mode.
D'une part, un engagement lent peut être effectué. La plupart des engagements se font en effet au début d'une phase durable de Stop. C'est notamment cette configuration qui permet de minimiser les effets acoustiques provoqués par le choc entre la denture du pignon et les dents de la couronne du volant moteur. Par ailleurs, le plus grand nombre d'engagements sur un véhicule équipé d'un démarreur Stop&Start augmente la vitesse d'usure des dentures. Un engagement lent permet de réduire le bruit et l'usure de la mécanique. Pour le réaliser, le dispositif de commande est utilisé, en mode d'établissement de courant ou de maintien du courant dans le solénoïde 1 , avec un niveau de courant modéré, c'est-à-dire avec un rapport cyclique réduit, pour obtenir un mouvement relativement lent du noyau mobile. Typiquement, le noyau mobile se déplace dans ce cas en 1/1 oιeme de seconde à la position d'engagement désirée. D'autre part, un engagement rapide peut être effectué. En effet, il est nécessaire dans certaines situations de redémarrer le plus vite possible le moteur thermique, alors que celui-ci n'a pas fini complètement de s'arrêter. Par exemple, si un véhicule s'arrête à un feu rouge qui passe alors au vert, un ordre Stop a été donné au moteur thermique et dans la foulée il faut relancer celui-ci, cette situation étant appelée « reflex-start ». Lorsque la vitesse de rotation du vilebrequin a baissé suffisamment, mais sans que le vilebrequin ne se soit complètement immobilisé, c'est au démarreur d'aider le moteur thermique à repartir, sinon, à des régimes plus élevés, le moteur peut repartir sur son inertie. Il faut alors engager le pignon sur la couronne dentée qui est encore en mouvement, cette opération devant être effectué rapidement car la vitesse du vilebrequin oscille fortement. Il est intéressant dans ce cas de pouvoir engager le pignon le plus tôt possible par l'intermédiaire de la première position alimentée stable d'un solénoïde à deux étages, mais ensuite d'observer si un redémarrage du moteur sur son inertie a lieu avant de décider d'alimenter le démarreur par l'intermédiaire de la deuxième position alimentée stable d'un tel solénoïde ou bien encore de commencer par alimenter le démarreur par une voie auxiliaire d'alimentation ne passant pas par le contacteur principal du solénoïde à deux étages. De même, lorsqu'on utilise un solénoïde conventionnel à un étage, il est souhaitable de pouvoir engager rapidement le pignon par l'intermédiaire de la seule position alimentée stable du solénoïde, puis pouvoir utiliser indépendamment une voie alternative de commutation du démarreur. Dans ces cas, il est nécessaire de piloter le solénoïde de manière à atteindre rapidement la première respectivement seule position alimentée stable, correspondant à l'engagement du pignon, sans aller en bout de course dans le cas d'un solénoïde à deux étages, ce qui correspondrait à la fermeture du contacteur principal d'alimentation.On the one hand, a slow commitment can be made. Most of the commitments are made at the beginning of a sustainable phase of Stop. It is in particular this configuration that minimizes the acoustic effects caused by the impact between the gear teeth and the teeth of the flywheel ring. Furthermore, the highest number of commitments on a vehicle equipped with a Stop & Start starter increases the wear speed of the teeth. Slow engagement reduces noise and mechanical wear. To achieve this, the control device is used, in current setting mode or maintaining the current in the solenoid 1, with a moderate current level, that is to say with a reduced duty cycle, to obtain a relatively slow movement of the mobile core. Typically, the movable core moves in this case 1/1 o ιeme second to the desired engaging position. On the other hand, a quick commitment can be made. Indeed, it is necessary in certain situations to restart as soon as possible the engine, while it has not finished completely to stop. For example, if a vehicle stops at a red light that then turns green, a Stop order has been given to the engine and in the wake he must restart it, this situation is called "reflex-start". When the rotation speed of the crankshaft has dropped sufficiently, but without the crankshaft has completely stopped, it is the starter to help the engine to restart, otherwise, at higher speeds, the engine can restart on his inertia. It is then necessary to engage the gear on the ring gear which is still in motion, this operation to be performed quickly because the speed of the crankshaft oscillates strongly. It is interesting in this case to be able to engage the pinion as soon as possible via the first stable fed position of a two-stage solenoid, but then to observe whether a restart of the engine on its inertia takes place before decide to supply the starter via the second stable powered position of such a solenoid or to start by supplying the starter by an auxiliary supply channel not passing through the main contactor of the two-stage solenoid. Similarly, when using a conventional one-stage solenoid, it is desirable to be able to quickly engage the pinion via the single stable fed position of the solenoid, and then independently be able to use an alternating starter switch channel. In these cases, it is necessary to drive the solenoid so as to quickly reach the first respectively stable fed position, corresponding to the commitment of the pinion, without going to the end of stroke in the case of a two-stage solenoid, which would correspond to the closing of the main power contactor.
Cet objectif peut être atteint en appliquant le procédé de commande susmentionné pour le dispositif de commande. En détail, on applique d'abord une pleine onde de tension aux bornes de la bobine du solénoïde dans le but de faire croître le plus rapidement possible le courant. La durée de cette phase est de l'ordre de quelques dizaines de milli-secondes, avec un rapport cyclique de fermeture du MOSFET principal 3 de 100% ou proche de 100%. Ceci donne une impulsion initiale au noyau mobile. Comme il est souhaité de stabiliser le noyau mobile le plus rapidement dans la première respectivement seule position alimentée stable, on interrompt ensuite la montée du courant soit seulement en ouvrant le MOSFET principal 3, correspondant à un rapport cyclique nul, soit en activant brièvement, c'est-à-dire pendant l'ordre de 1 ms ou moins selon le besoin et les caractéristiques de la bobine, le mode « fast switch-off» du hacheur au début de cette phase de rapport cyclique nul. Il est ainsi possible de moduler rapidement la force qui régit le mouvement du noyau. Cette stratégie de commande est aussi utile à la réalisation d'une approche en douceur dans l'engagement des dents du pignon dans la denture de la couronne afin d'obtenir une force d'impact réduite. A l'issue de cette deuxième phase de commande d'une durée de 10 à 20 ms selon les caractéristiques de la bobine, un courant modéré est appliqué à nouveau pour assurer le maintien du noyau du solénoïde lanceur en position stable.This objective can be achieved by applying the aforementioned control method for the control device. In detail, a full voltage wave is first applied across the solenoid coil in order to grow the current as fast as possible. The duration of this phase is of the order of a few tens of milliseconds, with a closing ratio of the main MOSFET 3 of 100% or close to 100%. This gives an initial impetus to the mobile core. Since it is desired to stabilize the mobile core as quickly as possible in the first and only stable fed position, the rise of the current is then interrupted either by opening the main MOSFET 3, corresponding to a zero duty cycle, or by briefly activating that is, in the order of 1 ms or less depending on the need and the characteristics of the coil, the chopper fast-switch-off mode at the beginning of this phase of zero duty cycle. It is thus possible to quickly modulate the force that governs the movement of the nucleus. This control strategy is also useful for achieving a smooth approach in engaging the pinion teeth in the crown toothing in order to obtain a reduced impact force. At the end of this second control phase of a duration of 10 to 20 ms depending on the characteristics of the coil, a moderate current is applied again to maintain the nucleus of the solenoid launcher in a stable position.
Par ailleurs, un procédé connu pour les hacheurs de l'état de la technique permet de régler le courant de maintien à une valeur plus basse. Cette fonction peut être combinée au procédé proposé et est notamment particulièrement intéressante dans le cas du pré-engagement du pignon sur un véhicule équipé d'un démarreur du type Stop&Start. Il est ainsi possible de limiter la consommation électrique et réchauffement du solénoïde lanceur pendant la phase de Stop. Deuxièmement, dans le cas de l'utilisation d'un solénoïde à deux étages tel qu'évoqué ci-dessus, les opérations de course complète du noyau mobile sans le maintenir d'abord sur la position intermédiaire du solénoïde peuvent aussi être requises, par exemple dans le cas d'un «reflex-start» où la confirmation du besoin d'alimenter le démarreur par le contacteur de puissance arrive immédiatement, c'est-à-dire dans la foulée de l'opération d'engagement du pignon par l'intermédiaire de la première position alimentée stable du noyau mobile . C'est le cas aussi par exemple d'une opération de démarrage initial. Dans ces cas, il est possible de moduler la vitesse du mouvement du noyau mobile du solénoïde lanceur de la même manière que pour les pré-engagements décrits ci-dessus. De façon similaire, la commande applique une pleine onde de tension, réduit ensuite le niveau de courant par une phase rapport cyclique nul en pouvant avoir recours au mode «fast switch-off» du dispositif de commande pour accélérer la vitesse de décroissance du courant, et enfin applique un courant de maintien pour garder le noyau mobile en fin de course. De même, il est aussi possible de gérer la force et la vitesse d'impact du noyau mobile en fin de course, afin d'atténuer, si besoin, l'impact de fermeture du contacteur de puissance de l'alimentation électrique, pour augmenter la longévité du contacteur.Furthermore, a known method for the choppers of the state of the art makes it possible to adjust the holding current to a lower value. This function can be combined with the proposed method and is particularly particularly advantageous in the case of pre-engagement of the pinion on a vehicle equipped with a starter of the Stop & Start type. It is thus possible to limit the electrical consumption and heating of the solenoid launcher during the Stop phase. Secondly, in the case of the use of a two-stage solenoid as discussed above, the complete stroke operations of the movable core without first maintaining it on the intermediate position of the solenoid may also be required, by example in the case of a "reflex-start" where the confirmation of the need to supply the starter by the power contactor arrives immediately, that is to say in the wake of the gear engagement operation by via the first stable powered position of the movable core. This is also the case for example of an initial startup operation. In these cases, it is possible to modulate the speed of movement of the mobile nucleus of the launcher solenoid in the same manner as for the pre-commitments described above. Similarly, the control applies a full voltage wave, then reduces the current level by a zero duty cycle phase by being able to use the "fast switch-off" mode of the control device to accelerate the decay rate of the current, and finally applies a holding current to keep the mobile core at the end of the race. Similarly, it is also possible to manage the force and the impact speed of the mobile core at the end of the race, in order to mitigate, if necessary, the impact of closure of the power contactor of the power supply, to increase the longevity of the contactor.
Troisièmement, les opérations rapides de désengagement du pignon de la couronne dentée du moteur thermique peuvent être facilitées et améliorées. A l'issue de la phase d'entraînement du moteur thermique par le démarreur, se concluant par le démarrage du moteur qui devient autonome, le pignon doit effectivement être désengagé. En supprimant rapidement le courant de maintien du solénoïde par l'utilisation du mode «fast switch-off» du dispositif de commande, le noyau mobile du solénoïde respectivement le pignon suit avec un temps de latence réduit l'ordre de désengagement. Ceci permet de réduire la durée d'entraînement du pignon par le moteur thermique et les sollicitations mécaniques sur celui-ci et sur la roue libre du démarreur. Finalement, dans le cas de l'utilisation d'un solénoïde conventionnel à un étage pour l'engagement du pignon en combinaison avec un relais auxiliaire et un solénoïde correspondant pour l'alimentation électrique, l'ouverture rapide de ce relais auxiliaire du démarreur peut également être facilitée et améliorée. En particulier, un relais auxiliaire et un solénoïde indépendant correspondant peuvent être utilisés pour l'alimentation électrique du démarreur afin de créer une deuxième voie d'alimentation activée indépendante de celle passant par le contacteur du solénoïde lanceur. Le procédé de commande peut alors aussi être appliqué au dispositif de commande de la bobine du solénoïde de ce relais auxiliaire. La commande de l'alimentation électrique du démarreur se trouve ainsi améliorée par la réduction du temps de réaction des contacteurs mis en œuvre.Thirdly, the fast disengagement operations of the gear gear of the ring gear of the engine can be facilitated and improved. At the end of the drive phase of the engine by the starter, concluding by the start of the motor becomes independent, the pinion must actually be disengaged. By rapidly removing the solenoid holding current by using the "fast switch-off" mode of the control device, the movable core of the solenoid respectively the pinion follows with a reduced latency time the disengagement order. This reduces the driving time of the pinion by the engine and the mechanical stresses on it and the freewheel of the starter. Finally, in the case of using a conventional one-stage solenoid for pinion engagement in combination with an auxiliary relay and a corresponding solenoid for the power supply, the rapid opening of this auxiliary starter relay can also be facilitated and improved. In particular, an auxiliary relay and a corresponding independent solenoid can be used for powering the starter to create a second activated power path independent of that through the solenoid starter contactor. The control method can then also be applied to the control device of the solenoid coil of this auxiliary relay. The control of the starter power supply is thus improved by reducing the reaction time of the contactors implemented.
Il est clair que le dispositif de commande pour un solénoïde ainsi que le procédé de commande selon la présente invention sont susceptible de trouver de nombreuses autres applications dans tous les domaines impliquant l'utilisation d'un solénoïde et qui pourraient demander de même une plus grande souplesse d'utilisation et un contrôle amélioré du solénoïde.It is clear that the control device for a solenoid as well as the control method according to the present invention are likely to find many other applications in all fields involving the use of a solenoid and which could likewise require a greater flexibility of use and improved control of the solenoid.
La présente invention met alors à disposition un dispositif de commande pour un solénoïde disposant d'une grande flexibilité d'utilisation ainsi que d'un temps de réaction réduit et un démarreur électrique intégrant un tel dispositif de commande, ainsi qu'un procédé de commande correspondant pour un tel dispositif respectivement un tel démarreur, ceci en ayant recours à des moyens techniques simples, en restant compatible avec un véhicule automobile équipé d'une architecture de distribution électrique conventionnelle, et en proposant un coût moindre par rapport à un alterno-démarreur. Le démarreur correspondant dispose notamment d'un temps de réaction rapide pour l'application ainsi que pour l'enlèvement du courant dans le solénoïde, permettant par conséquent un engagement ainsi qu'un désengagement rapide de son noyau mobile dans une position alimentée stable. The present invention then provides a control device for a solenoid having a great flexibility of use as well as a reduced reaction time and an electric starter incorporating such a control device, as well as a control method. corresponding for such a device respectively such a starter, this by using simple technical means, remaining compatible with a motor vehicle equipped with a conventional electrical distribution architecture, and offering a lower cost compared to an alternator-starter . The corresponding starter has in particular a fast reaction time for the application as well as for the removal of the current in the solenoid, thus allowing a commitment and a rapid disengagement of its mobile core in a stable powered position.

Claims

Revendications claims
1. Dispositif de commande pour un solénoïde (1 ) alimenté électriquement par une source de tension (2), le dispositif étant de préférence destiné à être intégré dans un démarreur électrique pour un moteur à combustion, le dispositif comprenant un moyen de commutation principal (3) commandé par un moyen de calcul (4) de manière à permettre de hacher l'alimentation électrique du solénoïde (1 ) ainsi qu'un moyen de commutation auxiliaire (5) mis en parallèle avec le solénoïde (1 ) et permettant une circulation de courant dans le solénoïde (1 ) lorsque son alimentation électrique est coupée par le moyen de commutation principal (3), caractérisé par le fait que le dispositif comprend un moyen de commutation supplémentaire (6) mis en série avec ledit moyen de commutation auxiliaire (5) ainsi qu'un moyen d'écrêtage de tension (7) mis en parallèle avec le solénoïde (1 ) à travers le moyen de commutation auxiliaireA control device for a solenoid (1) electrically powered by a voltage source (2), the device preferably being adapted to be integrated in an electric starter for a combustion engine, the device comprising a main switching means ( 3) controlled by a calculating means (4) so as to allow the electric supply of the solenoid (1) to be chopped together with an auxiliary switching means (5) placed in parallel with the solenoid (1) and allowing circulation current in the solenoid (1) when its power supply is cut off by the main switching means (3), characterized in that the device comprises an additional switching means (6) connected in series with said auxiliary switching means ( 5) and voltage clipping means (7) in parallel with the solenoid (1) through the auxiliary switching means
(5) et avec le moyen de commutation supplémentaire (6), ce moyen de commutation supplémentaire (6) permettant de choisir entre au moins deux voies de circulation du courant lorsque l'alimentation électrique du solénoïde (1 ) est coupée par le moyen de commutation principal (3).(5) and with the additional switching means (6), this additional switching means (6) for choosing between at least two current flow paths when the power supply of the solenoid (1) is cut by means of main switching (3).
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation principal (3) est réalisé par un interrupteur commandé et ledit moyen de commutation auxiliaire (5) est réalisé soit par un interrupteur auto-commandé soit par un interrupteur commandé dont la mise en conduction est alternativement réalisée avec celle de l'interrupteur principal (3).2. Device according to the preceding claim, characterized in that said main switching means (3) is formed by a controlled switch and said auxiliary switching means (5) is achieved either by a self-controlled switch or by a controlled switch whose conduction is alternately carried out with that of the main switch (3).
3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation principal (3) est réalisé par un transistor, de préférence par un transistor à effet de champs, en particulier par un MOSFET de type N, et que ledit moyen de commutation auxiliaire (5) est réalisé par une diode, de préférence une diode de type Schottky.3. Device according to the preceding claim, characterized in that said main switching means (3) is formed by a transistor, preferably by a field effect transistor, in particular by an N-type MOSFET, and that said auxiliary switching means (5) is formed by a diode, preferably a Schottky type diode.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation supplémentaire (6) est constitué par un interrupteur commandé, cet interrupteur étant commandé par ledit moyen de calcul (4).4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said additional switching means (6) is constituted by a controlled switch, the switch being controlled by said calculating means (4).
5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation supplémentaire (6) est constitué par un transistor, de préférence par un transistor à effet de champs, en particulier par un MOSFET de type P ou N.5. Device according to the preceding claim, characterized in that said additional switching means (6) is constituted by a transistor, preferably by a field effect transistor, in particular by a P or N type MOSFET.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen d'écrêtage de tension (7) est constitué par un interrupteur auto-commandé, de préférence une diode, en particulier une diode de type diode de suppression.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said voltage clipping means (7) is constituted by a self-controlled switch, preferably a diode, in particular a deletion diode type diode.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation principal (3) est constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté négatif de la source de tension (2) du solénoïde (1 ) et que ledit moyen de commutation supplémentaire (6) est constitué par un MOSFET de type P ou N.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said main switching means (3) is constituted by an N-type MOSFET connected on the negative side of the voltage source (2) of the solenoid (1) and said additional switching means (6) is constituted by a P or N type MOSFET.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation principal (3) est constitué par un MOSFET de type N raccordé du coté positif de la source de tension (2) du solénoïde (1 ) et que ledit moyen de commutation supplémentaire (6) est constitué par un MOSFET de type N. 8. Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that said main switching means (3) is constituted by an N-type MOSFET connected on the positive side of the voltage source (2) of the solenoid ( 1) and that said additional switching means (6) is constituted by an N-type MOSFET.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen de commutation principal (3) est constitué par un transistor à effet de champs adapté à mesurer le courant le traversant, de préférence par un transistor du type SenseFET.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said main switching means (3) is constituted by a field effect transistor adapted to measure the current flowing therethrough, preferably by a SenseFET type transistor.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rail d'alimentation positif du solénoïde (1 ) est placé en aval d'un relais de protection (10).10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the positive supply rail of the solenoid (1) is placed downstream of a protective relay (10).
11. Démarreur électrique pour un moteur à combustion, caractérisé par le fait qu'il comprend ledit solénoïde (1 ) ainsi qu'un dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes.11. Electric starter for a combustion engine, characterized in that it comprises said solenoid (1) and a control device according to one of the preceding claims.
12. Démarreur selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit solénoïde (1 ) est choisi de manière à avoir une tension électrique nominale inférieure à la tension électrique alimentant le démarreur, de préférence que la tension nominale du solénoïde (1 ) est dans la plage de 4 à 12 V pour une tension alimentant le démarreur dans la plage de 12 à 16 V.12. Starter according to the preceding claim, characterized in that said solenoid (1) is chosen to have a rated voltage lower than the voltage supplying the starter, preferably that the nominal voltage of the solenoid (1) is in the range from 4 to 12 V for a voltage supplying the starter in the range of 12 to 16 V.
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 11 à 12, caractérisé par le fait que ledit solénoïde (1 ) est un solénoïde lanceur à deux étages disposant de deux positions alimentées stables de son noyau mobile, définies en fonction du courant traversant le bobinage.13. Device according to one of the preceding claims 11 to 12, characterized in that said solenoid (1) is a two-stage starter solenoid having two stable powered positions of its movable core, defined as a function of the current flowing through the coil .
14. Procédé de commande pour la mise en action d'un dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes 1 à 10, caractérisé par le fait que, en mode d'établissement de courant ou de maintien du courant dans le solénoïde (1 ), il comprend les étapes o de commuter le moyen de commutation principal (3) ou de le maintenir en état de commutation et o de commuter le moyen de commutation supplémentaire (6) de façon à permettre la circulation de courant à travers le moyen de commutation auxiliaire (5), et que, en mode d'arrêt rapide du courant dans le solénoïde (1 ), il comprend les étapes o d'interrompre le moyen de commutation principal (3) et o d'interrompre le moyen de commutation supplémentaire (6) de façon à interrompre la circulation de courant à travers ce moyen de commutation supplémentaire (6), une circulation de courant à travers le moyen d'écrêtage de tension (7) restant possible.14. Control method for actuating a control device according to one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that, in current setting or current holding mode in the solenoid (1), it comprises the steps o of switching the main switching means (3) or keeping it in the switching state and o switching the switching means further (6) so as to allow flow of current through the auxiliary switching means (5), and that, in the fast-off mode of the current in the solenoid (1), it comprises the steps of interrupting the main switching means (3) and o interrupting the additional switching means (6) so as to interrupt the flow of current through this additional switching means (6), a flow of current through the clipping means voltage (7) remaining possible.
15. Procédé de commande pour la mise en action d'un démarreur selon l'une des revendications précédentes 11 à 13, caractérisé par le fait que, en mode d'engagement lent du noyau mobile du solénoïde (1 ) dans une position alimentée stable, le procédé comprend les étapes o de commuter le moyen de commutation principal (3) en hachant le courant avec un rapport cyclique réduit de manière à faire croître modérément le courant à travers le solénoïde (1 ) et à obtenir un mouvement lent de son noyau mobile, o après le mouvement du noyau mobile du solénoïde (1 ) dans la position désirée, de hacher le courant à travers le moyen de commutation principal (3) avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde (1 ) de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position stable, et que, en mode d'engagement rapide du noyau mobile du solénoïde (1 ) dans une position alimentée stable, le procédé comprend les étapes o de commuter le moyen de commutation principal (3) en appliquant une pleine onde de tension au solénoïde (1 ) de manière à faire croître rapidement le courant à travers le solénoïde (1 ) et à obtenir un mouvement rapide de son noyau mobile, o d'interrompre soit uniquement le moyen de commutation principal (3), soit ce dernier et le moyen de commutation supplémentaire (6) de manière à faire décroître rapidement le courant à travers le solénoïde (1 ) et à freiner le mouvement du noyau mobile, et o après le mouvement du noyau mobile du solénoïde (1 ) dans la position désirée, de commuter de nouveau le moyen de commutation principal (3) en hachant le courant avec un rapport cyclique correspondant au courant de maintien du noyau mobile du solénoïde (1 ) de manière à obtenir le maintien de son noyau mobile dans une position alimentée stable. 15. Control method for actuating a starter according to one of the preceding claims 11 to 13, characterized in that, in slow engagement mode of the movable core of the solenoid (1) in a stable fed position the method comprises the steps of switching the main switching means (3) by chopping the current with a reduced duty cycle so as to moderately increase the current through the solenoid (1) and to obtain a slow movement of its core mobile, after the movement of the movable core of the solenoid (1) in the desired position, chopping the current through the main switching means (3) with a duty ratio corresponding to the holding current of the movable core of the solenoid (1) in order to obtain the maintenance of its mobile core in a stable position, and that, in the fast engagement mode of the movable core of the solenoid (1) in a stable powered position, the method comprises the steps of switching the main switching means (3) by applying a full voltage wave to the solenoid (1 ) so as to rapidly increase the current through the solenoid (1) and to obtain a fast movement of its mobile core, o to interrupt either only the main switching means (3), or the latter and the switching means further (6) so as to rapidly decrease the current through the solenoid (1) and to slow the movement of the movable core, and o after the movement of the movable core of the solenoid (1) in the desired position, to switch again the main switching means (3) by chopping the current with a duty cycle corresponding to the holding current of the movable core of the solenoid (1) so as to maintain its movable core in a position stable power supply.
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