FR2757220A1 - Perfectionnements aux procedes et aux systemes pour la commande de l'arret automatique d'un demarreur de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Procédé pour la commande de l'arrêt automatique d'un démarreur de véhicule automobile selon lequel on mesure la tension d'alimentation (U) du démarreur et on coupe celle-ci lorsque cette tension (U) atteint une valeur seuil (Us), caractérisé en ce qu'à la fermeture du contact du véhicule et préalablement à l'alimentation du démarreur, on mesure la tension d'alimentation pour plusieurs valeurs d'intensité de courant (Ik) dans au moins un câblage (Rk) relié à la batterie d'alimentation du véhicule, puis on calcule à partir de ces mesures la valeur de la tension seuil (Us) en fonction de paramètres (Eb, Rb, Rch) qui caractérisent le réseau électrique du véhicule au moment du démarrage, au moins l'un desdits paramètres pouvant être déterminés à partir desdites mesures.

Description

La présente invention est relative aux procédés et systèmes pour la commande de l'arrêt automatique d'un démarreur de véhicule automobile.

Habituellement, l'arrêt de l'entraînement d'un moteur thermique par son démarreur est commandé 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. I1 en résulte une sollicitation plus sévère du démarreur.

On connaît déjà de nombreux systèmes de commande d'arrêt automatique de démarreur qui mettent en oeuvre une analyse de signaux de tension ou intensité pour déterminer l'instant où le moteur thermique a démarré et est suffisamment autonome pour atteindre de lui-même son régime de ralenti et où le démarreur peut être coupé.

Notamment, il est déjà connu par la demande de brevet FR 2 696 417 de commander la coupure du démarreur en comparant la tension de la batterie à une tension de seuil, le démarreur étant coupé lorsque la tension de la batterie atteint cette tension seuil.

On notera à cet égard que du point de vue du nombre de composants et du coût de ceux-ci, l'analyse des signaux de tension est préférée à une analyse du signal d'intensité.

Toutefois, la commande de coupure avec comparaison à une tension seuil telle que décrite dans FR 2 696 417 n'est pas pleinement satisfaisante.

En particulier, 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.

De ce fait, si la tension de la batterie est trop basse, il se peut que le démarreur ne soit pas coupé immédiatement après le démarrage du moteur thermique et fonctionne bien au-delà de la durée qui serait nécessaire.

Au contraire, si la tension de la batterie est trop importante, il se peut que le démarreur soit coupé intempestivement, bien avant le démarrage du moteur athermique.

Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients.

Il a déjà été proposé par la demanderesse dans sa demande de brevet FR 96 03511 de faire dépendre la tension qui correspond au seuil de coupure du démarreur d'une mesure préalable de la tension à vide de la batterie, ainsi qu'éventuellement de la température.

L'invention ici en objet propose quant à elle une commande de l'arrêt automatique du démarreur qui est encore plus précise et qui prend en compte les caractéristiques de la batterie (état de charge, température batterie, capacité de la batterie), ainsi que la résistance de câblage entre batterie et démarreur et les perturbations apportées par l'intensité absorbée par d'autres consommateurs tels que les moyens de ventilation, d'éclairage, etc...

La commande proposée par l'invention présente en outre l'avantage de ne pas nécessiter des puissances de calcul importantes et de pouvoir être mise en oeuvre avec des moyens électroniques standards.

Plus particulièrement, la solution selon l'invention consiste en ce qu'à la fermeture du contact du véhicule et préalablement à l'alimentation du démarreur, on mesure la tension d'alimentation pour plusieurs valeurs d'intensité de courant dans au moins un câblage relié à la batterie d'alimentation du véhicule, puis on calcule à partir de ces mesures la valeur de la tension seuil en fonction de paramètres qui caractérisent le réseau électrique du véhicule au moment du démarrage, au moins l'un desdits paramètres pouvant être déterminé à partir desdites mesures.

Avantageusement, pour les mesures de la tension d'alimentation préalablement à l'alimentation du démarreur, on pilote le courant dans le câblage de façon à lui imposer plusieurs valeurs d'intensité données.

En variante, lorsque l'alimentation du démarreur est commandée par un relais à bobinage(s), les mesures de tension préalablement à l'alimentation du démarreur sont effectuées pour plusieurs valeurs d'intensité du courant dans le câblage d'alimentation du (ou des) bobinage(s) du relais lors de la montée en courant dans celui-ci (ou ceux-ci).

Dans un mode de réalisation avantageux, on réalise au moins trois mesures de tension correspondant à trois valeurs d'intensité de courant différentes dans ledit câblage.

Pour le calcul de la tension seuil, on détermine à partir des mesures de tension un ou plusieurs paramètres tels que la force électromotrice de la batterie du véhicule et/ou la résistance interne de celle-ci et/ou la résistance équivalente des autres consommateurs du réseau électrique du véhicule.

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 de la figure unique annexée sur laquelle on a représenté schématiquement un système de commande de l'arrêt automatique d'un démarreur de véhicule automobile conforme à un mode de réalisation possible de l'invention.

Plus précisément, on a représenté sur la figure 1 le moteur électrique M d'un démarreur D, ce moteur M étant monté de façon connue en soi entre une batterie B du véhicule et la masse.

Le système de commande d'alimentation illustré sur cette figure comporte un contacteur 1 monté entre la batterie B et le moteur M.

Ce contacteur 1 est un relais actionné par des bobinages d'appel et de maintien 2a et 2b. L'une des extrémités du bobinage 2a est reliée à un point commun entre le contacteur 1 et le moteur M. Son autre extrémité est reliée d'une part à la source d'un transistor MOSFET 3 et d'autre part au bobinage 2b. Ce bobinage 2b est relié à la masse par son autre extrémité.

Le drain du transistor 3 est relié à la batterie B par l'intermédiaire d'un câblage dont l'alimentation est commandée par l'interrupteur 6 de contact du véhicule. La grille du transistor 3 est reliée à la sortie d'une unité 4 de gestion, dont elle reçoit une tension de commande.

Bien entendu, le transistor 3 pourrait être remplacé par tout autre type d'interrupteur commandé.

L'unité 4 reçoit en entrée la tension U au point commun entre le transistor 3 et l'interrupteur de contact 6. Elle génère la tension de commande du transistor 3 en fonction de cette tension U, c'est-à-dire en fonction d'une part de la tension de la batterie B et d'autre part de la position de l'interrupteur de contact 6 du véhicule.

On a également représenté sur la figure 1
- la résistance Rk du câblage de l'interrupteur de contact 6, c'est-à-dire du câblage entre la batterie B et le transistor 3,
- la résistance Rc entre la batterie et le contacteur 1,
- une résistance Rch équivalente à la résistance des différents circuits consommateurs du véhicule, montés en parallèle avec le moteur M entre la batterie B et la masse,
- la résistance interne Rb et la force électromotrice Eb de la batterie B.

Id est l'intensité absorbée par le moteur M du démarreur, Ich est celle absorbée par les autres consommateurs et Ik celle absorbée par le câblage de l'interrupteur de contact 6.

Des moyens permettant la mesure du courant Ik par l'unité 4 sont prévus dans le montage (résistance de shunt montée entre l'interrupteur 6 et le transistor 3 par exemple), mais n'ont pas été représentés pour ne pas surcharger la figure.

L'unité 4 est par exemple un microprocesseur standard, qui met en oeuvre le traitement suivant.

A la fermeture du contacteur 6, l'unité 4 commande le transistor 3 - par exemple par un signal d'impulsions modulées en largeur - de façon à imposer successivement au courant Ik trois valeurs différentes.

Pour chacune de ces trois valeurs de Ik, l'unité 4 mesure la valeur de la tension U.

Par exemple, une première mesure U0 est faite par
Iko = 0, une seconde mesure U1 est faite à une valeur intermédiaire Ik1 et une troisième mesure U2 est faite à une valeur Ik2 de préférence la plus grande possible, voisine par les valeurs inférieures de l'intensité requise pour le début de déplacement du noyau mobile du relais 1.

Bien entendu Id est nulle avant la fermeture du contacteur 1.

Par ailleurs, la résistance Rch peut être supposée stable pendant la phase de démarrage.

La tension U0 obtenue à la première mesure vérifie l'équation suivante (équation du circuit fermé constitué par la batterie et la résistance Rch)
(1) U0 = Eb . Rb/(Rb+Rch)
La tension U1 obtenue à la deuxième mesure vérifie avec les courants Ich1 et Ik1 dans les branches correspondant aux résistances équivalentes Rch et Rk les relations suivantes
(2) U1 = Eb + Rb . (Ich1 + Ik1) + Rk . Ik
(3) 0 = Eb - Rb . (Ich1 + Ikl) - Rch . Ich1 tandis que la tension U2 obtenue à la deuxième mesure vérifie avec les courants Ich2 et Ik2 dans les branches correspondant aux résistances équivalentes Rch et Rk les relations suivantes
(4) U2 = Eb + Rb . (Ich2 + Ik2) + Rk . Ik2
(5) 0 = Eb - Rb . (Ich2 + Ik2) - Rch . Ich2 les équations (2) et (4) correspondant à l'équation du circuit batterie/contacteur, les équations (3) et (5) au circuit batterie/résistance Rch.

Ainsi, avec les mesures des tensions U0, U1 et U2, on dispose de cinq équations permettant de déterminer les valeurs de cinq inconnues Eb, Rb, Rch, Ich1 et Ich2.

Par conséquent, une fois les mesures des tensions UO, U1 et U2 effectuées, l'unité 4 calcule les valeurs de
Eb, Rb et Rch, qui caractérisent le réseau électrique du véhicule au moment de chaque démarrage.

Puis elle détermine en fonction de ces valeurs la tension seuil Us, pour laquelle, lorsqu'elle est atteinte par la tension U, l'unité 4 déclenche la coupure de l'alimentation du démarreur.

Cette valeur de tension seuil Us se détermine à partir des trois équations (6) à (8) suivantes (6) Us = Eb - Rb . (Ichs + Iks + Ids) + Rk . Iks (7) 0 = Eb - Rb . (Ichs + Iks + Ids) + Rch . Ichs (8) 0 = Eb - Rb . (Ichs + Iks + Ids) + (Rk + Rced) .Iks qui correspondent respectivement aux équations du circuit de la batterie B et de la résistance Rk, du circuit de la batterie B et de la résistance Rch et du circuit de la batterie B, de la résistance Rk et du transistor 3.

Dans l'équation (8), la résistance Rced est la résistance du transistor 3.

Les valeurs de Rced et de Ids sont des données qui sont préalablement mémorisées dans l'unité 4.

On notera en particulier que la valeur de l'intensité Ids absorbée par le démarreur en fin de démarrage ne dépend que de la caractéristique du démarreur considérée puisque, à ce moment là, le démarreur ne fournit plus d'énergie au moteur thermique.

Cette valeur varie peu en fonction de la température ; on peut cependant apporter un correctif en fonction de la température si on souhaite plus de précision sur le seuil de coupure du démarreur.

Ainsi, on dispose d'une commande de coupure de démarreur qui est réalisée uniquement à partir de mesures de tension et qui utilise une valeur seuil qui est une excellente image de l'intensité absorbée par le démarreur en fin de démarrage.

On notera par ailleurs que les différents calculs de détermination des paramètres inconnus à partir des équations (1) à (8) ne nécessitent ni une grande rapidité de calcul, ni une capacité de mémoire importante.

D'autres variantes de mises en oeuvre et de réalisations que celles qui viennent d'être décrites peuvent bien entendu être envisagées.

En particulier, au lieu d'un pilotage des différents niveaux de l'intensité Ik par l'unité 4, les valeurs des tension en U1 et U2 peuvent être mesurées "à la volée", lors de la montée en courant dans la bobinage 2a du contacteur 1.

En variante encore, le nombre d'équations et d'inconnus peut être réduit en faisant certaines approximations.

Par exemple, on peut admettre, pour la plupart des véhicules, que la résistance du câblage est comprise entre 50 et 100 milli-ohms.

On peut également considérer sur certains véhicules que la valeur de l'intensité de courant Ich est négligeable étant donné que la mise du contact coupe l'alimentation de tous les consommateurs autres que ceux qui participent aux opérations de démarrage.

Le calcul à mettre en oeuvre par l'unité 4 est alors simplifié et donc moins long à traiter.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la commande de l'arrêt automatique d'un démarreur (D) de véhicule automobile selon lequel on mesure la tension d'alimentation (U) du démarreur (D) et on coupe celle-ci lorsque cette tension (U) atteint une valeur seuil (Us), caractérisé en ce qu'à la fermeture du contact du véhicule et préalablement à l'alimentation du démarreur, on mesure la tension d'alimentation pour plusieurs valeurs d'intensité de courant (Ik) dans au moins un câblage (Rk) relié à la batterie d'alimentation du véhicule, puis on calcule à partir de ces mesures la valeur de la tension seuil (Us) en fonction de paramètres (Eb, Rb, Rch) qui caractérisent le réseau électrique du véhicule au moment du démarrage, au moins l'un desdits paramètres pouvant être déterminés à partir desdites mesures.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour les mesures de la tension d'alimentation préalablement à l'alimentation du démarreur, on pilote le courant dans le câblage de façon à lui imposer plusieurs valeurs d'intensité (Ik1, Ik2) données.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'alimentation du démarreur est commandée par un relais à bobinage(s), caractérisé en ce que les mesures de tension préalablement à l'alimentation du démarreur sont effectuées pour plusieurs valeurs d'intensité du courant dans le câblage d'alimentation du (ou des) bobinage(s) du relais lors de la montée en courant dans celui-ci (ou ceux-ci).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise au moins trois mesures de tension correspondant à trois valeurs d'intensité de courant différentes dans ledit câblage.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour le calcul de la tension seuil, on détermine à partir des mesures de tension un ou plusieurs paramètres tels que la force électromotrice (Eb) de la batterie (B) du véhicule et/ou la résistance interne (Rb) de celle-ci et/ou la résistance équivalente (Rch) des autres consommateurs du réseau électrique du véhicule.

6. Système pour la commande de l'arrêt automatique d'un démarreur de véhicule automobile comportant une unité de gestion (4) qui comporte des moyens pour mesurer la tension d'alimentation (U) du démarreur (D), ainsi que des moyens pour couper celle-ci lorsque cette tension atteint une valeur seuil, caractérisé en ce que ladite unité de gestion (4) comporte des moyens pour, à la fermeture du contact du véhicule et préalablement à l'alimentation du démarreur, mesurer la tension d'alimentation pour plusieurs valeurs d'intensité de courant dans au moins un câblage (Rk) relié à la batterie (B) d'alimentation du véhicule, ainsi que des moyens pour calculer à partir de ces mesures la valeur de la tension seuil en fonction de paramètres (Eb, Rb, Rch) qui caractérisent le réseau électrique du véhicule au moment du démarrage, au moins l'un desdits paramètres pouvant être déterminés à partir desdites mesures.

7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de gestion (4) comporte des moyens pour piloter le courant dans le câblage (Rk) de façon à lui imposer plusieurs valeurs d'intensité données.

8. Système selon la revendication 6, dans lequel l'alimentation du démarreur est commandée par un relais à bobinage(s) (1, 2a, 2b), caractérisé en ce que l'unité de gestion comporte des moyens pour effectuer des mesures de la tension d'alimentation pour plusieurs valeurs d'intensité du courant dans le câblage d'alimentation du (ou des) bobinage(s) du relais lors de la montée en courant dans celui-ci (ou ceux-ci).

9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'unité de gestion est un microprocesseur.