EP0833052B1 - Perfectionnements à la gestion de la coupure d'un démarreur de véhicule automobile - Google Patents
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- F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
- F02N2200/063—Battery voltage
Definitions
- the present invention relates to methods and starter cut-off management devices of motor vehicle.
- the comparison to a voltage of predetermined reference does not allow cutting of the starter controlled fairly precisely.
- battery terminal voltage may vary considerably over time, depending in particular on its state of maintenance or ambient temperature.
- An object of the invention is to alleviate all or some of these drawbacks.
- the solution proposed by the invention consists of what we open a time window when the starter switch during which the maximum value taken by said supply voltage, and in that said threshold value is determined as a function of the maximum value measured in said window time.
- the invention also provides a device for the implementation of this process.
- Is illustrated in Figure 1 a device for the control of the supply of a starter which includes an electric motor M mounted between a terminal B + to the battery voltage of the vehicle and mass.
- This device comprises a contactor 1 mounted between the B + terminal of supply to the voltage of the battery and starter D.
- This contactor is a relay actuated by a winding 2.
- One end of this winding 2 is connected to the power supply terminal B +. Its other end is connected on the one hand to the source of a MOSFET transistor 3 and on the other hand to a coil 5 connected to ground.
- the drain of transistor 3 is connected to the terminal supply B +.
- the grid is connected to the output a unit 4 from which it receives a control voltage.
- the unit 4 is for example a microprocessor. It generates the control voltage according to the supply terminal B + voltage and position a start switch 6, which is for example an ignition key.
- Switch 6 is placed between the terminal power supply B + and an input 42 of the unit 4.
- An input 40 of said unit 4 is connected to the terminal B + via a Zener diode 7 which is passing from said input 40 to said terminal B +.
- This filter is in FIG. 1 constituted by a resistor R 1 mounted between the diode 7 and the terminal B + and by a capacitor C mounted between the point common to the resistor R 1 and to the diode 7 and the ground.
- the anode of diode 7 is also connected to ground via a resistor R 2 , the voltage measured at input 40 being the voltage across this resistor R 2 .
- the supply terminal B + is also connected to an input 41 of the unit 4 by means of a voltage divider bridge which includes a resistor R 3 and a resistor RT variable as a function of the temperature. This assembly allows the unit 4 to know the operating temperature of the starter.
- the management unit 4 controls, via the transistor 3 operating as a switch, the movement of the power contactor 1.
- This power contactor 1 has a double function.
- the management unit 4 opens a time window until time t 2 during which it measures the maximum value U osci taken by the oscillations of the battery voltage.
- the duration of this time window is by example of the order of 2 or 3 seconds.
- This value U osci is used with the initial value of the battery voltage U init to determine the threshold voltage which, when reached by the battery voltage, triggers the starter cut-off.
- the threshold voltage is for example a linear combination of U init and U osci .
- the voltage U init is of the order of 10 to 14 volts, while the voltage drop U init -U osci is of the order of 4 to 5 volts.
- the Zener diode 7 allows to bring back the voltage of the battery at a measurable value at the input of the unit 4.
- the Zener voltage of this diode is for example from 7 to 10 Volts.
- U Threshold U init - (U init - U osci ) x R
- R is a coefficient whose value is between 0 and 1, and is determined as a function of the operating temperature.
- the management unit 4 is connected by an input 41 to the temperature sensor constituted by the resistors Rz and RT, this latter resistance being for example of the CTN type. This assembly allows the unit 4 to measure the operating temperature of the starter D.
- the microprocessor considers that the engine is blocked or a gear is engaged, and cuts the power to the starter.
- the starter switch is faulty, for example that it is in the closed position when it should be open, and that the power supply to the starter to protect its control electronics, as well as switch 3 which controls the supply of power.
- the duration ⁇ t 0 of this time window is for example of the order of 20 ms.
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Description
La présente invention est relative aux procédés
et dispositifs de gestion de la coupure d'un démarreur
de véhicule automobile.
Habituellement, la coupure de l'entraínement
d'un moteur thermique par son démarreur est commandée
par l'utilisateur du véhicule qui relâche la clé de
contact lorsque le moteur thermique fait un bruit
caractéristique.
Toutefois, la tendance à rendre les moteurs
thermiques de plus en plus silencieux fait qu'il devient
difficile pour l'utilisateur de détecter la fin du
démarrage. Il en résulte une sollicitation plus sévère
du démarreur.
On connaít déjà de nombreux dispositifs pour
couper un démarreur de véhicule automobile lorsque le
moteur thermique a démarré et est suffisamment autonome
pour atteindre de lui-même son régime de ralenti.
En particulier, il a déjà été proposé de
commander la coupure d'un démarreur en comparant la
tension de la batterie à une tension de référence, le
démarreur étant coupé lorsque la tension de la batterie
atteint cette tension de référence.
Un dispositif mettant en oeuvre une telle
commande a été décrit dans l'introduction de
FR 2 626 417.
On sait en effet que lorsqu'un démarreur
commence à entraíner un moteur thermique, la tension aux
bornes de la batterie subit une brusque diminution du
fait du courant important qui circule dans le démarreur.
La tension de la batterie retrouve son niveau initial
lorsque le moteur thermique a démarré.
Toutefois, un tel dispositif n'est pas
complètement satisfaisant.
En particulier, la comparaison à une tension de
référence prédéterminée ne permet pas une coupure du
démarreur contrôlée de manière assez précise. En outre,
la tension aux bornes de la batterie peut varier
considérablement dans le temps, en fonction notamment de
son état d'entretien ou de la température ambiante.
Un but de l'invention est de pallier tout ou
partie de ces inconvénients.
On connaít déjà par l'abrégé de la demande
japonaise JP 03070868 un procédé pour la gestion de la
coupure d'un démarreur de véhicule automobile selon
lequel on mesure la tension d'alimentation de ce
démarreur et on coupe l'alimentation du démarreur
lorsque cette tension atteint une valeur seuil.
La solution proposée par l'invention consiste en
ce qu'on ouvre une fenêtre temporelle à la fermeture du
contacteur du démarreur pendant laquelle on mesure la
valeur maximale que prend ladite tension d'alimentation,
et en ce qu'on détermine ladite valeur seuil en fonction
de la valeur maximale mesurée dans ladite fenêtre
temporelle.
Ce procédé est avantageusement complété par
les différentes caractéristiques suivantes prises seules
ou selon toutes leurs combinaisons techniquement
possibles :
- la valeur seuil est une combinaison linéaire de ladite valeur et de la valeur de la tension de l'alimentation avant la commande du démarrage ;
- on ouvre en outre à la fermeture du contacteur du démarreur une deuxième fenêtre temporelle pendant laquelle on mesure la valeur maximale que prend la tension d'alimentation du démarreur et si cette valeur maximale n'est pas supérieure à un seuil déterminé, on considère que le moteur thermique est bloqué ou qu'une vitesse est engagée et on coupe l'alimentation du démarreur ;
- le seuil auquel est comparée la valeur maximale que prend la tension d'alimentation dans cette deuxième fenêtre temporelle, est déterminé en fonction de la valeur maximale que prend la tension d'alimentation dans la première fenêtre temporelle ;
- on ouvre une fenêtre temporelle à la fermeture de l'interrupteur de commande de démarreur, pendant laquelle on mesure la valeur moyenne de la tension d'alimentation de la batterie et si cette valeur est inférieure à un seuil donné, on considère que le contacteur du démarreur est défaillant et on coupe l'alimentation du démarreur ;
- la tension d'alimentation du démarreur est mesurée à travers une diode Zéner ;
- la valeur seuil utilisée pour la coupure du démarreur est fonction de la température de fonctionnement.
L'invention propose également un dispositif pour
la mise en oeuvre de ce procédé.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention ressortiront encore de la description qui
suit. Cette description est purement illustrative et non
limitative. Elle doit être lue en regard des figures
annexées sur lesquelles :
- La figure 1 est un schéma d'un dispositif de gestion de la coupure d'un démarreur conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention ;
- la figure 2 est un graphe sur lequel on a porté l'allure de la tension de la batterie au cours d'un démarrage.
On a illustré sur la figure 1 un dispositif pour
la commande de l'alimentation d'un démarreur qui
comporte un moteur électrique M monté entre une borne
d'alimentation B+ à la tension de la batterie du
véhicule et la masse.
Ce dispositif comporte un contacteur 1 monté
entre la borne B+ d'alimentation à la tension de la
batterie et le démarreur D.
Ce contacteur est un relais actionné par un
bobinage 2. L'une des extrémités de ce bobinage 2 est
reliée à la borne d'alimentation B+. Son autre extrémité
est reliée d'une part à la source d'un transistor MOSFET
3 et d'autre part à un bobinage 5 relié à la masse.
Le drain du transistor 3 est relié à la borne
d'alimentation B+. La grille est reliée à la sortie
d'une unité 4 dont elle reçoit une tension de commande.
L'unité 4 est par exemple un microprocesseur.
Elle génère la tension de commande en fonction de la
tension de la borne d'alimentation B+ et de la position
d'un interrupteur de démarrage 6, qui est par exemple
une clé de contact.
L'interrupteur 6 est disposé entre la borne
d'alimentation B+ et une entrée 42 de l'unité 4.
Une entrée 40 de ladite unité 4 est reliée à la
borne B+ par l'intermédiaire d'une diode Zéner 7 qui est
passante de ladite entrée 40 vers ladite borne B+.
Avantageusement, il est prévu entre la diode
Zéner 7 et la borne B+ un filtre de type RC qui permet
de filtrer la tension de la batterie pour y supprimer
les parasites.
Ce filtre est sur la figure 1 constitué par une
résistance R1 montée entre la diode 7 et la borne B+ et
par un condensateur C monté entre le point commun à la
résistance R1 et à la diode 7 et la masse.
L'anode de la diode 7 est par ailleurs reliée à
la masse par l'intermédiaire d'une résistance R2, la
tension mesurée à l'entrée 40 étant la tension aux
bornes de cette résistance R2.
Par ailleurs, la borne B+ d'alimentation est
également reliée à une entrée 41 de l'unité 4 par
l'intermédiaire d'un pont diviseur de tension qui
comprend une résistance R3 et une résistance RT variable
en fonction de la température. Ce montage permet à
l'unité 4 de connaítre la température de fonctionnement
du démarreur.
Sur la figure 2, on a appelé Uinit la tension de
la batterie avant que l'interrupteur 6 ne soit fermé.
Lorsque l'opérateur ferme en un instant t0
l'interrupteur de démarrage 6, l'unité de gestion 4
commande par l'intermédiaire du transistor 3
fonctionnant en interrupteur, le déplacement du
contacteur de puissance 1.
Ce contacteur de puissance 1 a une double
fonction.
D'une part, il constitue un actionneur linéaire
qui déplace le pignon lanceur. D'autre part, il
constitue un relais de puissance qui commande
l'alimentation du moteur électrique du démarreur.
Lorsque le contacteur 1 est déplacé vers sa
position de fermeture (phase de déplacement du pignon
lanceur vers sa position d'engrenage), la tension de la
batterie chute à un premier niveau Udep.
Puis, lorsque le contacteur 1 atteint sa
position de fermeture en un instant t1, le courant
circule dans le moteur M et la tension de la batterie
chute à nouveau.
Tant que le moteur thermique n'est pas démarré,
cette tension reste basse. Elle présente des ondulations
qui correspondent aux cycles de compression du moteur
thermique.
Lorsque le moteur thermique a démarré, les
ondulations disparaissent et la tension de la batterie
remonte pour retrouver sa valeur Uinit.
A la fermeture du contacteur de puissance au
temps t1, l'unité de gestion 4 ouvre jusqu'à un temps t2
une fenêtre temporelle pendant laquelle elle mesure la
valeur maximale Uosci que prennent les oscillations de la
tension de la batterie.
La durée de cette fenêtre temporelle est par
exemple de l'ordre de 2 ou 3 secondes.
Cette valeur Uosci est utilisée avec la valeur
initiale de la tension de la batterie Uinit pour
déterminer la tension seuil qui, lorsqu'elle est
atteinte par la tension de la batterie, déclenche la
coupure du démarreur.
La tension seuil est par exemple une combinaison
linéaire de Uinit et Uosci.
On notera que la tension Uinit est de l'ordre de
10 à 14 Volts, tandis que la chute de tension Uinit-Uosci
est de l'ordre de 4 à 5 Volts.
Or, les tensions que peuvent mesurer les
microprocesseurs usuels sont généralement comprises
entre 0 et 5 Volts.
La diode Zéner 7 permet de ramener la tension de
la batterie à une valeur mesurable en entrée de l'unité
4.
La tension Zéner de cette diode est par exemple
de 7 à 10 Volts.
Avantageusement, on utilise comme loi pour
déterminer la tension seuil :
USeuil = Uinit - (Uinit - Uosci ) x R
où R est un coefficient dont la valeur est comprise
entre 0 et 1, et est déterminée en fonction de la
température de fonctionnement. L'unité de gestion 4 est
connectée par une entrée 41 au capteur de température
constitué par les résistances Rz et RT, cette dernière
résistance étant par exemple de type CTN. Ce montage
permet à l'unité 4 de mesurer la température de
fonctionnement du démarreur D.
D'autres fonctionnalités peuvent également être
prévues.
En particulier, il peut être prévu que si la
tension de la batterie n'évolue pas significativement
entre le temps t1 de fermeture du contacteur et un temps
t3 au bout duquel on pourrait espérer que le moteur
thermique soit démarré, le microprocesseur considère que
le moteur thermique est bloqué ou qu'une vitesse est
engagée, et coupe l'alimentation du démarreur.
De la même façon, si dans une fenêtre temporelle
suivant le temps t0 auquel le conducteur actionne
l'interrupteur de démarrage, par exemple en tournant sa
clé de contact, la valeur moyenne de tension de la
batterie descend au-delà d'un seuil Usdep donné,
l'alimentation du démarreur est également coupée.
On considère en effet dans ce cas que le
contacteur du démarreur est défaillant, par exemple
qu'il est en position fermée alors qu'il devrait être
ouvert, et qu'il convient de couper l'alimentation du
démarreur afin de protéger son électronique de commande,
ainsi que l'interrupteur 3 qui commande l'alimentation
de la puissance.
La durée Δt0 de cette fenêtre temporelle est par
exemple de l'ordre de 20 ms.
Avantageusement, une image de la valeur moyenne
de la tension de la batterie est déterminée en réalisant
la moyenne arithmétique de n échantillons (par exemple
n=4) de la tension sur l'entrée 40 de l'unité de gestion
4, prélevés dans la fenêtre temporelle [t0 ; t0 + Δt0].
Claims (8)
- Procédé pour la gestion de la coupure d'un démarreur de véhicule automobile selon lequel on mesure la tension d'alimentation de ce démarreur et on coupe l'alimentation du démarreur lorsque cette tension atteint une valeur seuil, caractérisé en ce qu'on ouvre une fenêtre temporelle (t1 à t2) à la fermeture du contacteur du démarreur pendant laquelle on mesure la valeur maximale (Uosci) que prend ladite tension d'alimentation, et en ce qu'on détermine ladite valeur seuil (Useuil) en fonction de la valeur maximale (Uosci) mesurée dans ladite fenêtre temporelle et de la valeur (Uinit) de la tension d'alimentation avant la commande du démarrage.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil (Useuil) est une combinaison linéaire de la valeur maximale (Uosci) et de la valeur (Uinit) de la tension de l'alimentation avant la commande du démarrage.
- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ouvre en outre à la fermeture du contacteur du démarreur une deuxième fenêtre temporelle ([t1, t3]) pendant laquelle on mesure la valeur maximale (Uosci) que prend la tension d'alimentation du démarreur et en ce que si cette valeur maximale (Uosci) n' est pas supérieure à un seuil déterminé, on considère que le moteur thermique est bloqué ou qu'une vitesse est engagée et on coupe l'alimentation du démarreur.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le seuil auquel est comparée la valeur maximale que prend la tension d'alimentation dans cette deuxième fenêtre temporelle, est déterminé en fonction de la valeur maximale (Uosci) que prend la tension d'alimentation dans la première fenêtre temporelle ([t1, t2]).
- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ouvre une fenêtre temporelle ([t0, t0+Δt0]) à la fermeture de l'interrupteur (G) de commande de démarreur, pendant laquelle on mesure la tension d'alimentation de la batterie et en ce que si cette tension d'alimentation descend en dessous d'un seuil (USdep) donné, on considère que le contacteur (U) du démarreur est défaillant et on coupe l'alimentation du démarreur.
- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension d'alimentation du démarreur est mesurée à travers une diode Zéner (7).
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la valeur seuil (Vseuil) utilisée pour la coupure du démarreur est fonction de la température de fonctionnement.
- Dispositif pour la gestion de la coupure d'un démarreur de véhicule automobile comportant des moyens pour la mesure de la tension d'alimentation (B+) de ce démarreur, ainsi qu'une unité de gestion (4) qui coupe l'alimentation du démarreur lorsque cette tension atteint une valeur seuil, caractérisé en ce que l'unité de gestion (4) met en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes.
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