[0001] La présente invention est relative aux dispositifs pour la commande d'un démarreur
de véhicule automobile.
[0002] Des dispositifs pour la commande électronique d'un démarreur sont désormais classiquement
connus. Ils comportent habituellement une unité de gestion qui reçoit en entrée une
information sur l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur de démarrage - lequel est
généralement actionné par une clé de contact - et commande l'alimentation du ou des
bobinages d'un contacteur de puissance qui, lorsqu'il est fermé, assure l'alimentation
du moteur électrique du démarreur. Ce contacteur de puissance comporte notamment un
noyau mobile qui, en fin de course, ferme le circuit d'alimentation du moteur électrique
du démarreur et dont le déplacement entraîne l'engagement du pignon de démarreur vers
la couronne de démarrage. Cette unité de gestion sert également à gérer d'autres fonctions,
comme l'arrêt automatique du démarreur ou encore les protections contre les surintensités
ou contre les fausses manoeuvres, telles qu'une demande de démarrage alors que le
moteur thermique est déjà en fonctionnement. Cette unité de gestion est soit intégrée
au démarreur lui-même, soit logée hors du démarreur dans un boîtier spécial. En variante
encore, elle peut être constituée par un système électronique déjà existant tel que
le calculateur d'injection et d'allumage.
[0003] Il peut arriver que le conducteur, par inadvertance, actionne le démarreur de son
véhicule alors que le moteur de celui-ci est déjà en marche. Le pignon du démarreur
est alors propulsé contre la couronne tournante mais ne peut pénétrer. Il en résulte
une détérioration et une usure très rapide des faces frontales des dentures du pignon
et de la couronne.
[0004] L'endommagement des profils frontaux de dentures entraîne des difficultés de pénétration
du pignon lors des démarrages ultérieurs. Les dents du pignon, généralement plus dures
que celles de la couronne, agissent comme un outil de fraisage, ce qui, à brève échéance,
détériore la couronne et la rend hors d'usage. Or, le remplacement du démarreur ou
de la couronne nécessite généralement la dépose du moteur thermique et constitue donc
une opération très coûteuse.
[0005] Le bruit émis par le moteur thermique tournant prévient le conducteur de son état
de fonctionnement ; c'est pourquoi le risque de fausse manoeuvre consistant à actionner
le démarreur quand le moteur tourne est assez faible.
[0006] Cependant, pour les véhicules disposant d'un moteur à faible niveau sonore ou d'une
insonorisation performante, ce qui est la tendance générale pour les nouveaux véhicules,
le risque s'accroît considérablement.
[0007] Pour limiter l'importance de ce problème, il existe des clés de contact à verrouillage
mécanique qui lorsque l'on veut redémarrer, nécessitent un mouvement de rotation de
la clé d'abord dans un sens pour retourner sur la position 〈〈 arrêt 〉〉 puis en sens
inverse pour atteindre la position 〈〈 commande de démarrage 〉〉 via la position 〈〈
marche 〉〉. Il en résulte un effet de détrompage qui peut alerter le conducteur et
empêcher ainsi une fausse manoeuvre du démarreur.
[0008] Toutefois, cette protection mécanique n'est obtenue qu'au prix d'une grande complexité
de la clé de contact, ce qui induit :
- une augmentation du prix de la clé de contact,
- une réduction de la fiabilité du système du fait des composants supplémentaires,
- un encombrement supplémentaire.
[0009] Par ailleurs, la protection assurée par de tels moyens de verrouillage mécanique
n'est pas non plus totalement fiable. Par exemple, il peut arriver que le conducteur
croyant avoir calé son moteur, accomplisse très rapidement les mouvements de clé pour
passer à la position arrêt, puis à la position démarrage. Dans ce cas, le moteur thermique
n'ayant pas eu le temps de s'arrêter, continue à tourner pendant que le démarreur
est réactivé.
[0010] On connaît également des dispositifs de protection électroniques qui empêchent la
commande du démarreur lorsque le moteur thermique est lancé. Ces dispositifs, plus
performants que les systèmes mécaniques, réalisent une détection de l'état de fonctionnement
dans lequel se trouve le moteur thermique en mettant en oeuvre soit des comparaisons
de la tension d'alimentation du démarreur par rapport à des seuils prédéterminés,
soit une analyse de signaux alternatifs de la ou des phases de l'induit de l'alternateur,
avant redressement.
[0011] Un dispositif de ce type est par exemple décrit dans US 4 415 812.
[0012] Toutefois, ces détections ne sont pas non plus pleinement satisfaisantes.
[0013] Les comparaisons à des seuils de tension peuvent être fréquemment mises en défaut
par la variété des situations rencontrées sur un véhicule et la multiplicité des paramètres
qui peuvent modifier les tensions sur lesquelles les comparaisons sont mises en oeuvre
(état de charge de batterie, intensité consommée, température ambiante,...)
[0014] Quant aux détections mises en oeuvre sur les tensions en sortie de l'alternateur,
elles nécessitent de ménager une prise de tension sur l'alternateur et d'amener cette
tension jusqu'au circuit électronique de commande du démarreur. Il en résulte une
électronique complexe et des surcoûts importants.
[0015] On connaît déjà par EP 793 014 une détection du démarrage du moteur thermique d'un
véhicule qui consiste à suivre les oscillations de la tension d'alimentation du moteur
et à générer un signal indiquant que le moteur thermique a démarré lorsque ces oscillations
ont disparu. Une telle détection n'empêche pas le conducteur d'actionner le démarreur
de son véhicule alors que le moteur de celui-ci est déjà en marche.
[0016] L'invention propose quant à elle un dispositif pour la commande d'un démarreur de
véhicule automobile comportant des moyens électroniques qui gèrent l'alimentation
du démarreur en fonction notamment de l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur de
démarrage, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques comportent des moyens
pour détecter sur une tension issue de la tension réseau du véhicule des ondulations
résiduelles correspondant aux ondulations présentent sur la tension en sortie du pont
redresseur de l'alternateur lorsque le moteur thermique du véhicule est en marche,
ainsi que des moyens pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque
ces ondulations résiduelles sont détectées.
[0017] Les ondulations résiduelles présentes sur la tension en sortie du pont redresseur
de l'alternateur sont très faibles, mais ont l'avantage d'être présentes partout sur
le réseau électrique du véhicule, et en particulier en entrée des cartes électroniques
de commande du démarreur.
[0018] Par conséquent, un tel dispositif ne nécessite aucune prise d'information externe
au démarreur.
[0019] En outre, avec un tel dispositif, la protection contre le démarrage moteur tournant
est assurée dans toutes les configurations de fonctionnement du circuit de charge
et des circuits consommateurs du véhicule.
[0020] Ce dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes
prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- les moyens de détection des ondulations résiduelles comportent des moyens de filtrage
de type passe-bande destiné à éliminer sur la tension reçue d'une part la composante
continue de cette tension et d'autre part les parasites à fréquences élevées que cette
tension peut présenter.
- la fréquence basse des moyens de filtrage est inférieure à la fréquence de l'alternateur
tournant au ralenti et sa fréquence haute est supérieure à la fréquence de l'alternateur
tournant à son régime maximum.
- les moyens de détection des ondulations résiduelles comportent en série avec les moyens
de filtrage des moyens d'amplification et des moyens d'extraction d'une tension dont
la valeur est représentative de la présence ou non d'ondulations résiduelles.
- les moyens d'extraction extraient la valeur moyenne et/ou la valeur efficace et/ou
la valeur de crête du signal résiduel amplifié.
- les moyens électroniques comportent des moyens pour comparer à un seuil la tension
en sortie des moyens d'extraction et pour bloquer la commande de l'alimentation du
démarreur lorsque ladite tension est supérieure audit seuil.
- les moyens qui comparent à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction sont
constitués par un microprocesseur qui reçoit en entrée la tension en sortie desdits
moyens d'extraction.
- la tension reçue par les moyens de détection des ondulations résiduelles est la tension
d'alimentation des moyens électroniques de gestion de l'alimentation du démarreur.
[0021] L'invention concerne également un démarreur de véhicule automobile, caractérisé en
ce qu'il comporte un dispositif du type précité.
[0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description
qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard
des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de commande conforme
à un mode de réalisation possible de l'invention.
- la figure 2 est un schéma illustrant un exemple de réalisation possible pour les moyens
de détection des ondulations résiduelles.
[0023] Sur la figure 1, on a représenté un moteur électrique M d'un démarreur de véhicule
automobile, ainsi que le contacteur de puissance 1 qui commande l'alimentation de
ce moteur M. Ce moteur électrique M est monté entre la masse et une borne + BAT à
la tension d'alimentation de la batterie.
[0024] Le contacteur de puissance 1 est constitué par un relais qui comprend un contact
1a, qui est interposé entre la borne d'alimentation +BAT et le moteur M, ainsi qu'un
bobinage B à un ou plusieurs enroulements.
[0025] Ce bobinage B est monté en série avec un interrupteur commandé T1 entre la masse
et une borne "u" qui est elle même reliée à la borne +Bat par l'intermédiaire de l'interrupteur
de démarrage 3 du véhicule (lequel est habituellement actionné par une clé de contact).
[0026] L'interrupteur T1 est par exemple un transistor de type MOSFET, dont la grille est
commandée en tension par une unité de gestion 2.
[0027] Cette unité de gestion 2 est constituée par un microprocesseur dont une entrée analogique
"e
0" est reliée à la borne "u" et qui assure différentes fonctions :
- analyse de l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur de démarrage 3 et gestion de la
séquence d'alimentation du moteur M en fonction de cette information ;
- arrêt automatique du démarreur lorsque le moteur thermique est démarré ;
- protection du démarreur contre d'éventuelles surcharges ou fausses manoeuvres.
[0028] La tension envoyée sur l'entrée analogique "e
0" est en outre injectée en entrée d'un circuit 4 permettant la détection sur la tension
d'alimentation reçue par la borne "u", d'ondulations résiduelles correspondant aux
ondulations en sortie du pont redresseur de l'alternateur.
[0029] Ce circuit 4 comprend en série un module F de filtrage, un module A d'amplification
et un module I d'extraction de valeur. Sa sortie est reliée à une deuxième entrée
analogique "e1" du microprocesseur 3, qui selon le niveau de la tension sur ladite
entrée commande ou non le blocage du transistor T1.
[0030] Le module de filtrage F est un filtre passe-bande destiné à éliminer sur la tension
reçue d'une part la composante continue de cette tension et d'autre part les parasites
à fréquences élevées que cette tension peut présenter.
[0031] La limite basse du filtre que réalise ce module F est inférieure à la fréquence de
l'alternateur tournant au ralenti. La limite haute est supérieure à la fréquence de
l'alternateur tournant à son régime maximum.
[0032] Le signal en sortie de ce module F contient essentiellement l'ondulation résiduelle
de l'alternateur.
[0033] Ce signal est amplifié dans le module A pour être facilement exploitable.
[0034] Le module I traite le signal amplifié pour en extraire une valeur qui est ensuite
injectée sur l'entrée "e1" du microprocesseur, où elle est convertie numériquement.
Par exemple, le module I extrait la valeur moyenne, ou la valeur efficace ou encore
la valeur de crête du signal résiduel amplifié.
[0035] A la fermeture de la clé de contact 3, une des premières opérations du microprocesseur
2 consiste à lire la valeur de la tension présente sur 〈〈 e1 〉〉 et à la comparer à
un seuil prédéterminé.
[0036] La valeur du seuil est choisie pour être plus élevée que les parasites résiduels
ayant une origine autre que l'alternateur, tels que les bruits de commutation des
moteurs électriques fonctionnant lors du démarrage (pompe à carburant, motoventilateurs,...).
L'existence de ce seuil évite la confusion des bruits parasites avec le signal généré
par l'alternateur.
[0037] Bien évidemment, le seuil est choisi inférieur au niveau d'ondulation résiduelle
minimale de l'alternateur.
[0038] La présence sur l'entrée "e1" d'une tension supérieure à ce seuil signifie que l'alternateur
débite et, par conséquent, que le moteur thermique tourne.
[0039] Le microprocesseur bloque alors le transistor T1 qui commande le contacteur 1 et
empêche ainsi tout fonctionnement du démarreur.
[0040] Par contre, si la tension sur l'entrée "e1" est inférieure au seuil, la commande
du contacteur est autorisée.
[0041] Un exemple de réalisation possible pour le circuit 4 est illustré sur la figure 2.
[0042] Dans cet exemple, le module F de filtrage est un filtre passe bande passif réalisé
par deux circuits RC. La borne "u" y est reliée à un premier condensateur C1, dont
l'extrémité opposée à ladite borne est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une
première résistance R1. A leur extrémité commune, le condensateur C1 et la résistance
R1 sont reliées à une deuxième résistance R2 qui est reliée à son autre extrémité
à un deuxième condensateur C2 monté entre ladite résistance R2 et la masse.
[0043] Le module A est constitué par un amplificateur à gain fixe. Il comporte un amplificateur
opérationnel A1 monté en réaction de tension non inverseuse (entrée inverseuse reliée
à la sortie de l'amplificateur opérationnel A1 par une résistance R3 et à la masse
par une résistance R4.
[0044] Le module I illustré sur la figure 2 permet de recueillir la tension de crête du
signal amplifié. Il est constitué par une diode D1 montée entre la sortie du module
d'amplification A et l'entrée "e1", en étant passante de ladite sortie vers ladite
entrée, ainsi que par un condensateur C3 monté entre la cathode de ladite diode D1
et la masse.
[0045] D'autres variantes de réalisation que celles qui viennent d'être décrites peuvent
bien entendu être envisagées.
[0046] En particulier, le microprocesseur 2 peut être remplacé par des circuits analogiques.
[0047] En outre, les moyens électroniques (microprocesseur 3, circuit 4) peuvent être placés
hors du démarreur.
1. Dispositif pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile comportant des moyens
électroniques (2, 4) qui gèrent l'alimentation du démarreur en fonction notamment
de l'état fermé ou ouvert de l'interrupteur de démarrage (3), caractérisé en ce que
lesdits moyens électroniques comportent des moyens (4) pour détecter sur une tension
issue de la tension réseau du véhicule des ondulations résiduelles correspondant aux
ondulations présentes sur la tension en sortie du pont redresseur de l'alternateur
lorsque le moteur thermique du véhicule est en marche, ainsi que des moyens (2) pour
bloquer la commande de l'alimentation du démarreur lorsque ces ondulations résiduelles
sont détectées.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (4) de détection
des ondulations résiduelles comportent des moyens de filtrage (F) de type passe-bande
destiné à éliminer sur la tension reçue d'une part la composante continue de cette
tension et d'autre part les parasites à fréquences élevées que cette tension peut
présenter.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence basse des
moyens de filtrage (F) est inférieure à la fréquence de l'alternateur tournant au
ralenti et en ce que sa fréquence haute est supérieure à la fréquence de l'alternateur
tournant à son régime maximum.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens
(4) de détection des ondulations résiduelles comportent en série avec les moyens de
filtrage (F) des moyens (A) d'amplification et des moyens (I) d'extraction d'une tension
dont la valeur est représentative de la présence ou non d'ondulations résiduelles.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'extraction
(I) extraient la valeur moyenne et/ou la valeur efficace et/ou la valeur de crête
de la tension résiduelle amplifiée.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens
électroniques comportent des moyens (2) pour comparer à un seuil la tension en sortie
des moyens d'extraction et pour bloquer la commande de l'alimentation du démarreur
lorsque ladite tension est supérieure audit seuil.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens qui comparent
à un seuil la tension en sortie des moyens d'extraction sont constitués par un microprocesseur
(2) qui reçoit en entrée la tension en sortie desdits moyens d'extraction.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension
reçue par les moyens (4) de détection des ondulations résiduelles est la tension d'alimentation
des moyens électroniques de gestion de l'alimentation du démarreur.
9. Démarreur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon
l'une des revendications précédentes.