Brevet FR2986277A1 — publié le 20130802

Procédé de détection et de détermination des défaillances d'un démarreur de type à post-pré engagement [0001] La présente invention concerne un procédé de détection et de détermination des défaillances d'un démarreur de type à pré-post 5 engagement. [0002] Les systèmes "Stop & Start" permettent d'arrêter le moteur thermique d'un véhicule quand son fonctionnement n'est pas indispensable (à un feu rouge par exemple) et à redémarrer le moteur le plus rapidement possible dès que le conducteur en manifeste le besoin. Dans ces phases de 10 redémarrage, le démarreur est utilisé pour relancer le moteur thermique. [0003] Un démarreur "classique" ne sait entrainer le moteur que lorsque la vitesse de rotation du pignon du démarreur et la vitesse de rotation du volant sont identiques. En pratique, le moteur ne peut être remis en marche que lorsque le moteur est complètement à l'arrêt. En conséquence, il 15 en résulte une forte dégradation du temps de démarrage quand celui-ci est demandé, car au temps nominal de redémarrage il faut ajouter le temps d'arrêt du moteur. [0004] Un nouveau type de démarreur, appelé "à post-pré engagement", a été conçu pour résoudre ce problème. Ce type de démarreur 20 permet de séparer la phase d'engagement du pignon démarreur avec la couronne du volant moteur de la phase de mise en rotation du pignon. Il est donc possible de réaliser une synchronisation du régime démarreur (activation de la rotation seule) avec le régime moteur, puis d'engager le pignon démarreur avec le volant moteur (activation engagement et rotation). 25 Cette méthode permet d'entraîner le moteur thermique sans attendre son arrêt complet, et donc de diminuer le temps de démarrage. [0005] Des procédés ont déjà été proposés pour diagnostiquer le fonctionnement d'un démarreur. Par exemple, le document US 7,861,683 B2 décrit un procédé permettant de savoir si un démarreur est défaillant en 30 mesurant la tension qui lui est appliquée et le courant qui le traverse. En cas de mauvais fonctionnement, l'arrêt du moteur n'est pas autorisé. Le brevet US 7,774,110 B2 concerne un diagnostic de défaillance d'un démarreur. Cependant les procédés proposés dans ces documents ne permettent pas de détecter l'origine de la défaillance. [0006] La présente invention propose un procédé permettant de détecter et de déterminer les défaillances éventuelles d'un démarreur de type 5 à pré-post engagement. [0007] De façon plus précise, selon le procédé de l'invention, lors de l'activation du démarreur, on suit l'évolution de la tension d'alimentation du démarreur (qui est en fait la tension de la batterie) et l'évolution du régime moteur thermique et on détermine une défaillance éventuelle du démarreur 10 et, en cas de défaillance, on en détermine l'origine. Par "tension d'alimentation du démarreur", on entend la tension d'alimentation du moteur électrique du démarreur et donc la tension de la source d'énergie électrique du véhicule muni de ladite source d'énergie, généralement une batterie ou plus rarement un ou plusieurs condensateurs. 15 [0008] L'invention permet de déterminer les défaillances du démarreur selon trois origines différentes: 1)- Si la tension d'alimentation baisse fortement au moment de son application au démarreur et remonte rapidement avant la fin d'une période de temps prédéterminé, et 20 - si le régime du moteur thermique n'augmente pas, on en conclut que le démarreur est défaillant et que l'origine de la défaillance provient du fait que l'engagement du pignon ne s'est pas correctement effectué. 2) - Si le régime du moteur thermique n'augmente pas, et 25 - si la tension de la batterie est relativement stable, on en conclut que le démarreur est défaillant et que l'origine de la défaillance provient d'un défaut d'alimentation du démarreur (absence de rotation du pignon du démarreur). 3) - Si le régime moteur thermique n'augmente pas, et 30 - si la tension d'alimentation, au moment de son application au démarreur, baisse fortement jusqu'à un faible niveau de tension et reste ensuite audit faible niveau avant de remonter fortement, on en conclut que l'origine de la défaillance du démarrage provient d'un blocage dudit moteur thermique. [0009] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de modes de réalisation de 5 l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins annexés qui montrent: - la figure 1, une illustration du cas de défaillance n°1 énoncé précédemment, - la figure 2, une illustration du cas n°2, et 10 - la figure 3, une illustration du cas n°3. [00010] La façon habituelle de détecter la défaillance d'un démarreur "classique" consiste à surveiller le régime du moteur que le démarreur est supposé entrainé. Si le régime moteur n'augmente pas, on diagnostique le démarreur comme défaillant, sans se poser plus de questions. Dans le cas 15 d'un démarreur à pré-post engagement, la défaillance du démarreur peut avoir plusieurs origines puisqu'une phase de démarrage comporte deux commandes: d'une part, l'engagement du pignon démarreur avec la couronne du volant moteur et, d'autre part, la mise en rotation du pignon. Plusieurs défaillances peuvent causer le non entrainement du moteur 20 thermique auquel le démarreur est associé: - un engagement défectueux (absence d'engagement ou engagement insuffisant) du pignon démarreur avec la couronne du volant moteur; - l'absence de rotation du pignon démarreur; et - le blocage du moteur thermique. 25 [00011] La présente invention permet de distinguer entre ces différents types de défaillances en utilisant l'information relative au régime moteur et également une information supplémentaire relative à la tension d'alimentation du démarreur. L'utilisation de ces deux informations permet de préciser l'origine du mauvais fonctionnement du démarreur. Une information 30 représentant la tension de la batterie est déjà présente dans les contrôles moteurs. Son utilisation permet d'avoir une image du courant consommé par le démarreur, ce qui permet de préciser le diagnostic. [00012] La figure 1 illustre le cas de défaillance n°1, à savoir la défaillance du démarreur due au fait que le pignon démarreur n'est pas correctement engagé (engagement inexistant ou insuffisant). Dans ce cas, le moteur électrique du démarreur est alimenté, mais comme l'engagement du pignon démarreur dans la couronne est absent ou insuffisant, le pignon démarreur augmente sa vitesse de rotation mais sans entrainer le moteur thermique. Sur la figure 1, la courbe 10 montre l'évolution, en fonction du temps, de la tension de la source d'alimentation électrique du démarreur (en général la batterie d'alimentation des éléments électriques du véhicule) lors d'un démarrage nominal, c'est-à-dire sans défaut; la courbe 11 représente l'évolution du régime démarreur lors d'un démarrage nominal (c'est-à-dire un démarrage sans défaillance); la courbe 12 l'évolution de la tension de la batterie lors d'un démarrage dysfonctionnel selon le cas de défaillance n°1 et la courbe 13 montre l'évolution du régime démarreur lors d'un démarrage dysfonctionnel selon le cas n°1. [00013] Le pignon démarreur n'étant pas engagé dans la couronne du volant moteur, la prise de régime du pignon démarreur est plus rapide que s'il était engagé. Sur la figure 1 on remarque en effet que le régime démarreur 13 (démarrage dysfonctionnel) est supérieur au régime démarreur 11 (démarrage nominal). De plus, plus le régime démarreur est élevé (courbe 13), plus le courant qu'il consomme est faible et donc plus la tension de la batterie est élevée (courbe 12): c'est ce que l'on constate en comparant les courbes 11 et 13 et les courbes 10 et 12. [00014] On peut donc utiliser la tension de la batterie pour estimer le régime du démarreur. Le cas de défaillance n°1 du démarreur (pignon du démarreur mal ou pas engagé dans la couronne du volant moteur) peut alors être diagnostiqué si: - le moteur thermique n'est pas entrainé (régime moteur nul), - la tension de la batterie baisse brutalement (voir courbe 12), et - la tension de la batterie (courbe 12) remonte plus rapidement que pour un démarrage non défaillant (courbe 10). [00015] Le cas de défaillance n°2, illustré sur la figure 2, concerne la situation pour laquelle le moteur électrique du démarreur n'est pas alimenté. 5 En conséquence, le démarreur ne prend pas de régime et n'entraine pas le moteur thermique. [00016] Le démarreur n'étant pas alimenté, il n'y a pas de baisse de tension de la batterie d'alimentation électrique du véhicule. Sur la figure 2, la courbe 20 représente l'évolution au cours du temps de la tension de la 10 batterie d'alimentation du démarreur pour un démarrage nominal (donc sans dysfonctionnement). Cette courbe 20 est sensiblement identique à la courbe 10 de la figure 1. La tension d'alimentation chute brusquement au temps tO, qui est l'instant où la tension d'alimentation est appliquée au démarreur afin d'entrainer le moteur thermique, puis reste basse pendant que le régime 15 démarreur augmente jusqu'au temps t1 où elle remonte brusquement, ce qui correspond à l'instant où le régime moteur souhaité a été atteint (le moteur thermique n'ayant alors plus besoin de l'aide du démarreur pour fonctionner). La courbe 21 représente l'évolution, au cours du temps, du régime démarreur pour un démarrage nominal (la courbe 21 est pratiquement 20 identique à la courbe 11 de la figure 1). Le régime démarreur correspond au régime du moteur thermique puisque le pignon du démarreur est engagé dans la couronne du volant du moteur thermique. La courbe 22 représente l'évolution de la tension de la batterie lors d'un démarrage dysfonctionnel pour lequel le démarreur n'est pas alimenté. On remarque que la tension 25 d'alimentation (courbe 22) ne chute pas à l'instant tO et reste stable après cet instant tO. Il en est de même du régime du démarreur qui est nul (courbe 23). [00017] Le cas de défaillance n°2, illustré sur la figure 2, peut alors être diagnostiqué si: - le moteur thermique n'est pas entrainé (régime moteur nul), et 30 - la tension de la batterie (courbe 22) ne baisse pas de manière importante. [00018] Un autre cas de dysfonctionnement (cas n°3) est illustré sur la figure 3. Dans ce cas, le moteur électrique du démarreur est alimenté, le pignon du démarreur est engagé dans la couronne du volant moteur thermique mais l'effort qu'il fournit ne suffit pas à débloquer le moteur thermique dont le régime reste proche de zéro. Il est important de diagnostiquer cet état pour protéger le démarreur, qui se trouverait rapidement en surchauffe si l'on maintient cet état. [00019] La courbe 30 représente l'évolution de la tension de la batterie lors d'un démarrage nominal (cette courbe 30 est pratiquement identique aux courbes 10 et 20 des figures respectivement 1 et 2). Plus le régime démarreur est élevé, plus le courant qu'il consomme est faible et donc plus la tension de la batterie est élevée. [00020] Pour ce cas de dysfonctionnement n°3, par hypothèse le pignon démarreur est engagé dans la couronne du volant du moteur thermique, mais ce dernier étant bloqué, le régime démarreur (ou, ce qui revient au même, le régime moteur thermique) reste stable et égal à zéro. C'est ce que montre la courbe 32. La courbe 31 représente l'évolution de la tension de la batterie lors d'un démarrage dysfonctionnel de cas n°3. On remarque que la tension de la batterie chute brusquement au temps tO, puis reste relativement stable à un niveau faible V1 pendant l'activation du démarreur, avant de remonter brusquement lorsque le démarreur n'est plus sollicité. [00021] Ce cas de défaillance n°3 peut alors être diagnostiqué si - le moteur n'est pas entrainé (régime moteur nul), - la tension de la batterie baisse brutalement, et - la tension de la batterie reste faible (en d'autres termes elle ne remonte 25 pas). [00022] La présente invention s'applique aux véhicules équipés d'un démarreur à pré-post engagement et tout particulièrement aux véhicules munis d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique. L'invention permet notamment d'améliorer la fiabilité du pilotage 30 du démarreur et facilite les interventions en atelier puisque l'origine de la défaillance du démarreur est connue. L'invention permet également de protéger le démarreur en cas de dysfonctionnement. Par exemple, dans le cas de dysfonctionnement n°3, lorsque le moteur thermique est bloqué, le démarreur pourrait prendre feu et propager l'incendie au véhicule en entier. Il est donc primordial de détecter rapidement ce genre de défaillance.