EP1462645B1 - Dispositif de commande d'un démarreur d'un véhicules automobiles - Google Patents

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EP1462645B1 EP20040290803 EP04290803A EP1462645B1 EP 1462645 B1 EP1462645 B1 EP 1462645B1 EP 20040290803 EP20040290803 EP 20040290803 EP 04290803 A EP04290803 A EP 04290803A EP 1462645 B1 EP1462645 B1 EP 1462645B1
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    • F02N2300/30—Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means
    • F02N2300/302—Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means using data communication

Definitions

  • the present invention relates to the control of motor vehicle starters.
  • a microcontroller On the circuit of the electronically controlled starters, a microcontroller is inserted which allows the control functions to be carried out: starter immobilizer when the engine is running, thermal protection of the starter, protection against boosters, automatic shutdown of the starter .
  • This microcontroller also allows the PWM (Pulse Width Modulation) power supply of the contactor coil to be controlled from 0% to 100%.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • U.S. Patent No. 6,497,209 is directed to a power management system according to use. This system is a global system for managing the electric power of the vehicle and calculates the necessary energy, especially for starting which requires a lot of power.
  • One of the aims of the present invention is to overcome these constraints.
  • the invention relates to the control of a starter provided with a pinion intended to drive the crown of a heat engine of a motor vehicle comprising a battery, a contactor inserted between the battery, the electric motor of the starter and a control unit.
  • electronic control for controlling the closing of the contactor from a control key and for opening said contactor after the starting of the engine, the motor vehicle comprising an engine control computer, said control being characterized in that the electronic control unit is connected to the engine control computer and includes an inverter relay, the latter after the starting phase of the thermal engine cuts switch power supply and switch off the PWM signals to another device.
  • control comprises means for scanning the voltage of the battery in order to detect the inrush current corresponding to the powering up of the starter motor.
  • control comprises means for incrementing a counter each start attempt and disincrement this counter as a function of time between each start attempt in order to limit the thermal overheating of the starter and the power components of the card.
  • control comprises means for controlling the absence of boosting for the starter motor.
  • the phase t6 comprises means for limiting the duration of maintenance of the contact during the starting phase of the heat engine.
  • control of the starter may comprise a CAN (Controller Aera Network) frame inserted between the engine control computer and the electronic control unit to send the latter an order to start the engine, and then give it the information of the engine. start of the engine.
  • CAN Controller Aera Network
  • the reference 1 designates a storage battery whose terminal is grounded, while the + terminal is connected to a pad 2 of a switch 21 provided with a contact 13 and a second pad 4 connected to the ground. supplying the electric motor of a starter 5 comprising a pinion intended to cooperate with a ring of a heat engine.
  • the engine control computer 7 is arranged to check the various parameters of the vehicle engine and is connected by a CAN bus 11 to a microcontroller 9 of an electronic control unit 10 intended to control an inverter relay 12 connected by a line 14 to the supply line of the pad 2 as well as a switching switch 19 and a safety switch 20.
  • the inverter relay 12 is able to selectively cooperate with a contact 16 connected to the coil 3 of the contactor 21 and with a contact 18 .
  • the electronic control unit 10 comprises at least another output 15 connected to the contact 18 and which allows to feed other equipment outside the start-up phase.
  • the information is transmitted to the engine control computer 7 which checks that the engine is stopped, in this case, it retransmits the start command to the control unit electronic 10.
  • the electronic control unit determines the average control voltages of the contactor 21.
  • the closing of the contactor is detected by the sudden drop in battery voltage caused by the current draw required to power the starter motor.
  • the start of the engine is reported to the electronic control unit 10 by the engine control computer 7 by sending the CAN frame or an analog signal.
  • the electronic control unit 10 increments its start number count counter by a certain value, decreases it as a function of the time before the next start attempt, and calculates the maximum number of attempts to start.

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Description

  • La présente invention se rapporte à la commande des démarreurs de véhicules automobiles.
  • Sur le circuit des démarreurs contrôlés électroniquement, on insère un microcontrôleur qui permet de réaliser les fonctions de contrôle c'est-à-dire : antidémarrage du démarreur lorsque le moteur tourne, protection thermique du démarreur, protection contre les survoltages, arrêt automatique du démarreur.
  • Ce microcontrôleur permet également la gestion du PWM (Pulse Width Modulation)d'alimentation de la bobine du contacteur de 0% à 100%.
  • Un dispositif de ce type est par example décrit dans FR2802981. Le brevet américain n° 6 497 209 vise un système de gestion de l'alimentation électrique en fonction de l'utilisation. Ce système est une système global de gestion de la puissance électrique du véhicule et calcule l'énergie nécessaire, notamment pour le démarrage qui demande beaucoup de puissance.
  • Toutefois, les éléments électroniques sont soumis à des contraintes thermiques et vibratoires importantes.
  • L'un des buts de la présente invention est de remédier à ces contraintes.
  • L'invention vise la commande d'un démarreur pourvu d'un pignon destiné à entraîner la couronne d'un moteur thermique d'un véhicule automobile comportant une batterie, un contacteur inséré entre la batterie, le moteur électrique du démarreur et une unité de contrôle électronique pour commander la fermeture du contacteur à partir d'une clé de commande et pour ouvrir ledit contacteur après le démarrage du moteur thermique, le véhicule automobile comportant un calculateur contrôle moteur, ladite commande étant caractérisée en ce que l'unité de contrôle électronique est reliée au calculateur contrôle moteur et comporte un relais inverseur, ce dernier après la phase de démarrage du moteur thermique coupe l'alimentation du contacteur et fait l'aiguillage hors tension des signaux PWM vers un autre équipement.
  • Grâce à cette disposition, la commande du contacteur est déportée dans un calculateur moteur et on limite les contraintes thermiques et vibratoires sur les composants.
  • De préférence, la commande comporte des moyens pour scruter la tension de la batterie afin de détecter le courant d'appel correspondant à la mise sous tension du moteur du démarreur.
  • Suivant une autre caractéristique, la commande comporte des moyens pour incrémenter un compteur à chaque tentative de démarrage et désincrémenter ce compteur en fonction du temps entre chaque tentative de démarrage afin de limiter les échauffements thermiques du démarreur et des composants de puissance de la carte.
  • Suivant encore une autre caractéristique, la commande comporte des moyens de contrôle de l'absence de survoltage pour le moteur du démarreur.
  • La commande du démarreur comporte différentes phases représentant le rapport cyclique de la commande du contacteur du démarreur, soit :
    • t1 correspondant au contrôle préliminaire des interrupteurs, de la mesure de la tension de la batterie et de la mesure de la température de celle-ci ;
    • t2 rapport cyclique 100% pour décollement du contact vers la position de fermeture du contacteur ;
    • t3 rapport cyclique pour accostage en douceur du pignon du démarreur ;
    • t4 augmentation du rapport cyclique jusqu'à fermeture du contact si celui-ci n'est pas fermé ;
    • t5 détection de la fermeture du contact et application d'un rapport cyclique proche de 100% pour maintenir le contact fermé ;
    • t6 maintien du contact pendant la phase de démarrage du moteur thermique.
  • De préférence, la phase t6 comporte des moyens pour limiter la durée de maintien du contact durant la phase de démarrage du moteur thermique.
  • Enfin, la commande du démarreur peut comporter une trame CAN (Controller Aera Network) insérée entre le calculateur contrôle moteur et l'unité de contrôle électronique pour envoyer à cette dernière un ordre de démarrage du moteur thermique, et ensuite lui donner l'information du démarrage du moteur thermique.
  • L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexés.
    • Figure 1 montre un schéma de la commande du démarreur d'un véhicule automobile.
    • Figure 2 montre le rapport cyclique de commande du contacteur du moteur du démarreur.
  • La référence 1 désigne une batterie d'accumulateurs dont la borne - est à la masse, tandis que la borne + est reliée à un plot 2 d'un contacteur 21 pourvu d'un contact 13 et d'un second plot 4 relié à l'alimentation du moteur électrique d'un démarreur 5 comportant un pignon destiné à coopérer avec une couronne d'un moteur thermique.
  • A la borne + de la batterie 1 est branché un conducteur 6 relié au calculateur contrôle moteur 7 dont est équipé le véhicule avec interposition d'un interrupteur 8 constituant la clé de contact et de démarrage du moteur du véhicule.
  • Le calculateur contrôle moteur 7 est agencé pour vérifier les différents paramètres du moteur du véhicule et il est relié par un bus CAN 11 à un microcontrôleur 9 d'une unité de contrôle électronique 10 destinée à commander un relais inverseur 12 relié par une ligne 14 à la ligne d'alimentation du plot 2 ainsi qu'à un interrupteur de découpage 19 et un interrupteur de sécurité 20. Le relais inverseur 12 est susceptible de coopérer sélectivement avec un contact 16 relié à la bobine 3 du contacteur 21 et avec un contact 18.
  • L'unité de contrôle électronique 10 comporte au minimum une autre sortie 15 reliée au contact 18 et qui permet d'alimenter d'autres équipements en dehors des phases de démarrage.
  • Lorsque la clé de contact est tournée pour commander le démarrage du moteur, l'information est transmise au calculateur contrôle moteur 7 qui vérifie que le moteur est bien arrêté, dans ce cas, il retransmet l'ordre de démarrage vers l'unité de contrôle électronique 10.
  • L'unité de contrôle électronique 10 permet de vérifier un certain nombre de paramètres, soit :
    • le contrôle préliminaire des interrupteurs de puissance ;
    • interrupteurs de découpage et interrupteurs de sécurité ;
    • la valeur d'un certain nombre de démarrage par le contrôle d'un compteur ;
    • le contrôle de la tension de la batterie 1 ;
    • le contrôle de l'absence de survoltage pour le démarreur ;
    • la détermination du nombre d'essais de démarrage possible sans surchauffe du démarreur.
  • De ces différentes mesures, l'unité de contrôle électronique détermine les tensions moyennes de commande du contacteur 21.
  • Les différentes phases sont représentées à la figure 2 qui représente le rapport cyclique de la commande de la bobine du contacteur du démarreur :
    • t1 correspond aux contrôles préliminaires des interrupteurs, mesure de la tension de la batterie et mesure de la température de celle-ci ;
    • t2 rapport cyclique 100% pour décollement du contact 13 ;
    • t3 rapport cyclique pour commander l'accostage du pignon du démarreur en douceur avec la couronne du moteur thermique du véhicule ;
    • t4 augmentation du rapport cyclique dans le cas de non-fermeture du contact 13 jusqu'à fermeture de celui-ci ;
    • t5 détection de la fermeture du contact 3, un rapport cyclique proche de 100% étant appliqué pour fermer le contacteur ou le maintenir fermé malgré les rebonds et la chute de tension de la batterie ;
    • t6 phase de maintien du contacteur pendant le démarrage du moteur thermique. La durée de cette phase est limitée pour éviter la surchauffe du démarreur.
  • La fermeture du contacteur est détectée par la brusque chute de la tension de la batterie engendrée par l'appel de courant nécessaire à l'alimentation du moteur du démarreur.
  • Le démarrage du moteur thermique est signalé à l'unité de contrôle électronique 10 par le calculateur contrôle moteur 7 par l'envoi de la trame CAN ou d'un signal analogique.
  • L'unité de contrôle électronique 10 incrémente son compteur de nombre de tentative de démarrage d'une certaine valeur, le désincrémente en fonction du temps avant la prochaine tentative de démarrage et calcule le nombre maximum de tentative de démarrage possible.
  • Après la phase t6, l'unité de contrôle électronique 10 abandonne le mode démarreur en commutant le relais inverseur 12 pour la sortie 15 afin d'envoyer un signal PWM vers un autre équipement.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans pour autant sortir du cadre défini dans les revendications.

Claims (7)

  1. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon destiné à entraîner la couronne du moteur thermique d'un véhicule automobile du type comprenant une batterie, un contacteur (21) inséré entre la batterie, le moteur électrique (5) du démarreur et une unité de contrôle électronique (10) pour commander la fermeture du contacteur (21) à partir d'une clé de commande et pour ouvrir ledit contacteur (21) après démarrage du moteur thermique, ledit véhicule comportant un calculateur contrôle moteur, caractérisée en ce que l'unité de contrôle électronique (10) est reliée au calculateur contrôle moteur (7) et comporte un relais inverseur (12) qui après la phase du démarrage du moteur thermique coupe l'alimentation du contacteur (21) et fait l'aiguillage hors tension des signaux PWM vers un autre équipement.
  2. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour scruter la tension de la batterie afin de détecter le courant d'appel correspondant à la mise sous tension du moteur du démarreur.
  3. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour incrémenter un compteur à chaque tentative de démarrages et désincrémenter ce compteur en fonction du temps entre chaque tentative de démarrage afin de limiter les échauffements thermiques du démarreur et des composants de puissance de la carte.
  4. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle de l'absence de survoltage pour le moteur du démarreur.
  5. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 1, caractérisée en ce quelle comporte différentes phases représentant le rapport cyclique de la commande du contacteur du moteur du démarreur, soit :
    - t1 correspondant au contrôle préliminaire des interrupteurs, de la mesure de la tension de la batterie et de la mesure de la température de celle-ci ;
    - t2 rapport cyclique 100% pour décollement du contact vers la position de fermeture du contacteur ;
    - t3 rapport cyclique pour accostage en douceur du pignon du démarreur ;
    - t4 augmentation du rapport cyclique jusqu'à fermeture du contact si celui-ci n'est pas fermé ;
    - t5 détection de la fermeture du contact et application d'un rapport cyclique proche de 100% pour maintenir le contact fermé ;
    - t6 maintien du contact pendant la phase de démarrage du moteur thermique.
  6. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 5, caractérisée en ce que la phase t6 comporte des moyens pour limiter la durée de maintien du contact durant la phase de démarrage du moteur thermique.
  7. Commande d'un démarreur pourvu d'un pignon, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un bus CAN (11) inséré entre le calculateur moteur et l'unité de contrôle électronique pour envoyer à cette dernière un ordre de démarrage du moteur thermique.
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