Brevet FR2772085A1 — publié le 19990611

La présente invention est relative aux dispositifs pour la commande d'un démarreur de véhicule automobile. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Toutefois, ces détections ne sont pas non plus pleinement satisfaisantes. 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,...) 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. 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. 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. Par conséquent, un tel dispositif ne nécessite aucune prise d'information externe au démarreur. 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. 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. L'invention concerne également un démarreur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif du type précité. 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. 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. Le contacteur de puissance 1 est constitué par un relais qui comprend un contact la, qui est interposé entre la borne d'alimentation +BAT et le moteur M, ainsi qu'un bobinage B à un ou plusieurs enroulements. Ce bobinage B est monté en série avec un interrupteur commandé Ti 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). L'interrupteur Tl est par exemple un transistor de type MOSFET, dont la grille est commandée en tension par une unité de gestion 2. Cette unité de gestion 2 est constituée par un microprocesseur dont une entrée analogique "e0" 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. La tension envoyée sur l'entrée analogique "e0" 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. 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 "el" du microprocesseur 3, qui selon le niveau de la tension sur ladite entrée commande ou non le blocage du transistor Tl. 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. 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. Le signal en sortie de ce module F contient essentiellement l'ondulation résiduelle de l'alternateur. Ce signal est amplifié dans le module A pour être facilement exploitable. Le module I traite le signal amplifié pour en extraire une valeur qui est ensuite injectée sur l'entrée "el" du microprocesseur, o 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. 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 " el " et à la comparer à un seuil prédéterminé. 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. Bien évidemment, le seuil est choisi inférieur au niveau d'ondulation résiduelle minimale de l'alternateur. La présence sur l'entrée "el" d'une tension supérieure à ce seuil signifie que l'alternateur débite et, par conséquent, que le moteur thermique tourne. Le microprocesseur bloque alors le transistor Tl qui commande le contacteur 1 et empêche ainsi tout fonctionnement du démarreur. Par contre, si la tension sur l'entrée "el" est inférieure au seuil, la commande du contacteur est autorisée. Un exemple de réalisation possible pour le circuit 4 est illustré sur la figure 2. 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 Cl, dont l'extrémité opposée à ladite borne est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une première résistance Rl. A leur extrémité commune, le condensateur Cl et la résistance Rl 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. Le module A est constitué par un amplificateur à gain fixe. Il comporte un amplificateur opérationnel Al monté en réaction de tension non inverseuse (entrée inverseuse reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel Al par une résistance R3 et à la masse par une résistance R4. Le module I illustré sur la figure 2 permet de recueillir la tension de crête du signal amplifié. Il est constitué par une diode Dl montée entre la sortie du module d'amplification A et l'entrée "el", en étant passante de ladite sortie vers ladite entrée, ainsi que par un condensateur C3 monté entre la cathode de ladite diode Di et la masse. D'autres variantes de réalisation que celles qui viennent d'être décrites peuvent bien entendu être envisagées. En particulier, le microprocesseur 2 peut être remplacé par des circuits analogiques. En outre, les moyens électroniques (microprocesseur 3, circuit 4) peuvent être placés hors du démarreur. REVENDICATIONS 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 , 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.