ES2198671T3 - Dispositivo de control para un motor de arranque de vehiculo automovil. - Google Patents
Dispositivo de control para un motor de arranque de vehiculo automovil.Info
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Abstract
DISPOSITIVO PARA EL CONTROL DE UN MOTOR DE ARRANQUE DE UN VEHICULO MOTORIZADO QUE TIENE MEDIOS PARA CONTROLAR LA ALIMENTACION DEL MOTOR ELECTRICO DEL MOTOR DE ARRANQUE EN FUNCION PARTICULARMENTE DEL ESTADO ABIERTO O CERRADO DE UN INTERRUPTOR DE ARRANQUE (2), CARACTERIZADO PORQUE ESTOS MEDIOS INCLUYEN UN CIRCUITO (4) DE TIPO RC, QUE PRESENTA UNA CONSTANTE DE TIEMPO DE CARGA MAS PEQUEÑA QUE SU CONSTANTE DE TIEMPO DE DESCARGA Y QUE SE CARGA Y SE DESCARGA SEGUN QUE EL INTERRUPTOR DE ARRANQUE (2) ESTE CERRADO O ABIERTO, TENIENDO DICHOS MEDIOS DE CONTROL TAMBIEN MEDIOS QUE IMPIDEN LA ALIMENTACION DEL MOTOR CUANDO EL VALOR DE LA TENSION EN LOS TERMINALES DE LOS MEDIOS CAPACITIVOS DEL CIRCUITO RC ES SUPERIOR A UN UMBRAL DADO.
Description
Dispositivo de control para un motor de arranque
de vehículo automóvil.
La presente invención es relativa a los
dispositivos para el control de un motor de arranque para vehículo
automóvil.
Un dispositivo que comprende las características
del preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por el documento
GB-A-2 239 569.
Dispositivos para el control electrónico de un
motor de arranque son conocidos clásicamente. Habitualmente
comprenden una unidad de gestión que recibe en su entrada una
información sobre el estado abierto o cerrado del interruptor del
motor de arranque -que es generalmente accionado por una llave de
contacto- y controla la alimentación del o de los bobinados de un
contactor de potencia que, cuando está cerrado, asegura la
alimentación del motor eléctrico de arranque. Este contactor de
potencia comprende especialmente un émbolo buzo que, al final de su
carrera, cierra el circuito de alimentación del motor eléctrico de
arranque, y cuyo desplazamiento arrastra el piñón del arranque para
su engranado con la corona de arranque. Esta unidad de gestión sirve
igualmente para gestionar otras funciones, como la parada automática
del motor de arranque o incluso las protecciones contra las
sobreintensidades o contra las falsas maniobras, como una petición
de arranque cuando el motor térmico ya está en funcionamiento. Esta
unidad de gestión está, bien integrada en el propio motor de
arranque, o bien alojada fuera del motor de arranque en una caja
especial. Igualmente como variante, puede estar constituida por un
sistema electrónico ya existente como el calculador de inyección y
de encendido.
Especialmente en el caso de una avería cualquiera
del vehículo, el usuario suele realizar múltiples tentativas de
arranque sucesivas en el intento de hacer arrancar el motor.
En cada activación, el motor de arranque se
calienta rápidamente y su temperatura aumenta sensiblemente -algunos
grados- en función de las características de funcionamiento y de la
duración de la activación del motor de arranque. El tiempo de reposo
entre dos tentativas de arranque sucesivas es del orden de algunos
segundos y permite un enfriamiento parcial. De todos modos, esta
velocidad de enfriamiento es netamente menor que la velocidad de
calentamiento, de modo que generalmente el motor de arranque está
lejos de haber recuperado su temperatura inicial en el momento de
una nueva reactivación.
Entonces se obtiene un efecto acumulativo de
calentamiento que se traduce, si el número y la duración de las
activaciones son demasiado elevados, en una destrucción del motor de
arranque.
Sin embargo, se adivina imposible proteger el
motor de arranque contra una destrucción de este tipo imponiendo
tiempos suficientemente largos entre dos cierres del contactor
sucesivos: el corte de alimentación de la unidad de gestión -que
está constituida generalmente por un microprocesador- entre dos
accionamientos sucesivos del interruptor de contacto impide
efectivamente una medida de tiempo por el reloj interno de dicha
unidad de gestión.
Por lo tanto, un objeto de la invención es
proponer un dispositivo para el control electrónico de un motor de
arranque para vehículo automóvil que esté protegido contra
deterioros, especialmente de origen térmico, que podrían ocasionar
accionamientos sucesivos demasiado próximos del interruptor de
arranque.
A este efecto, la invención propone un
dispositivo para el control de un motor de arranque para un vehículo
automóvil que comprende medios para controlar la alimentación del
motor eléctrico del motor de arranque en función especialmente del
estado abierto o cerrado de un interruptor de arranque, medios que
comprenden un circuito de tipo RC así como medios de control que
impiden la alimentación del motor cuando el valor de la tensión en
los bornes de los medios capacitivos del circuito (4) RC es superior
a un umbral dado, caracterizado por el hecho de que este circuito de
tipo RC se carga cuando el interruptor de arranque está cerrado y se
descarga cuando el interruptor de arranque está abierto, y no
permite la realimentación del motor más que cuando el valor de la
tensión en los bornes de los medios capacitivos del circuito (4) RC
deviene inferior a un segundo umbral, inferior al primero, circuito
de tipo RC que presenta una constante de tiempo de carga menor que
su constante de tiempo de descarga.
Este dispositivo es completado ventajosamente por
las diferentes características siguientes tomadas solas o según
todas sus combinaciones técnicamente posibles:
- -
- el circuito RC está constituido por dos ramas montadas en paralelo, una que comprende en serie primeros medios resistivos y medios capacitivos, y la otra que comprende segundos medios resistivos;
- -
- los medios de control comprenden un microprocesador que gestiona la alimentación del motor eléctrico de arranque en función especialmente del estado cerrado o abierto del interruptor de arranque y el circuito RC es alimentado en tensión por una salida de dicho microprocesador;
- -
- el circuito RC está unido a un borne de alimentación en tensión por medio del interruptor de arranque eventualmente en serie con un circuito regulador de tensión;
- -
- los medios de control comprenden un microprocesador que gestiona la alimentación del motor eléctrico de arranque en función especialmente del estado cerrado o abierto del interruptor de arranque, y una tensión correspondiente a la tensión en bornes de los medios capacitivos del circuito RC es inyectada en una entrada de dicho microprocesador, microprocesador que controla el bloqueo de la alimentación del motor eléctrico cuando dicha tensión es superior a un umbral dado;
- -
- los medios que impiden la alimentación del motor cuando el valor de la tensión en los bornes de los medios capacitivos del circuito RC es superior a un umbral dado comprenden un circuito analógico con comparador de umbral;
- -
- la relación entre las constantes de tiempos de carga y de descarga es sensiblemente igual a la relación entre las constantes de tiempo de calentamiento y de enfriamiento del motor de arranque;
- -
- los medios que impiden la alimentación del motor cuando el valor de la tensión en los bornes de los medios capacitivos del circuito RC es superior a un umbral dado, no autorizan de nuevo la alimentación del motor eléctrico más que cuando dicha tensión vuelve a descender por debajo de un segundo umbral inferior al primero;
- -
- el umbral de tensión por encima del cual el control de alimentación del motor N es bloqueado es variable en función de uno o varios parámetros de funcionamiento del motor de arranque y/o del motor térmico;
- -
- los medios resistivos en serie con los medios capacitivos del circuito son variables en función de la temperatura.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto con la descripción siguiente. Esta
descripción es puramente ilustrativa y no limitativa. Debe ser leída
en referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 ilustra un dispositivo de acuerdo
con un modo de realización posible de la invención;
- las figuras 2a a 2c ilustran una secuencia de
funcionamiento del dispositivo de la figura 1.
En la figura 1 se ha representado un motor
eléctrico M de arranque de un vehículo automóvil, así como el
contactor de potencia 1 que controla la alimentación de este motor
M.
Este motor eléctrico M está montado entre la masa
y un borne B+ a la tensión de alimentación de la batería.
El contactor de potencia 1 está constituido por
un relé que comprende un contacto 1a, que está interpuesto entre el
borne de alimentación B+ y el motor M, así como bobinados de llamada
y de mantenimiento 1b y 1c.
Un extremo común a estos dos bobinados 1b y 1c
está unido al borne B+ por medio de un interruptor controlado
(transistor T) en serie con un interruptor de arranque del vehículo
(interruptor 2, accionado por ejemplo por una llave de
contacto).
El bobinado de llamada 1b está montado entre
dicho extremo común y un punto entre el contacto 1a y el motor
M.
El bobinado de mantenimiento 1c está montado
entre dicho extremo común y la masa.
El interruptor T es por ejemplo un transistor de
tipo MOSFET.
Éste está controlado por una unidad de gestión 3,
que es un microprocesador que genera una tensión de control sobre la
rejilla de dicho transistor T, a fin de controlar la secuencia de
alimentación de los bobinados 1b y 1c en función de una parte de las
diferentes fases de funcionamiento del motor de arranque
(alimentación de llamada, mantenimiento del cierre del contacto,
parada automática del motor de arranque después del arranque del
motor térmico, etc.) y en función por otra parte de las diferentes
protecciones que este microprocesador 3 puede gestionar (protección
contra el rearranque cuando el motor térmico funciona, por
ejemplo).
Para generar está tensión de control, esta unidad
de gestión 3 toma especialmente en consideración el estado abierto o
cerrado del interruptor 2. A este efecto, dicha unidad 2 presenta
una entrada analógica ``e0'' sobre la cual se inyecta la tensión de
un punto entre el interruptor de arranque 2 y el interruptor
controlado T.
Por otra parte, de acuerdo con la invención, el
dispositivo ilustrado en la figura 1 comprende medios 4 que impiden
accionamientos sucesivos demasiado próximos del motor M.
Estos medios 4 comprenden especialmente un
circuito de tipo RC, que presenta una constante de tiempo de carga
menor que su constante de tiempo de descarga y que se carga y se
descarga según si el interruptor 2 está cerrado o abierto.
Igualmente comprenden medios que permiten impedir
la alimentación del motor M si el valor de la tensión en los bornes
del condensador C es superior a un umbral dado (lo que significa
entonces que el condensador no está suficientemente descargado en
relación al o a los últimos cierres del interruptor de
arranque).
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, el
circuito RC está constituido por dos ramas montadas en paralelo, una
que comprende en serie una resistencia R1 y un condensador C, y la
otra que comprende una simple resistencia R2.
Estas dos ramas son montadas entre la masa y una
salida analógica ``s1'' del microprocesador 3, que pone dichas ramas
bajo tensión cuando los interruptores 2 y T están cerrados.
Un diodo D que es pasante de dicha salida s1
hacia la masa es interpuesto entre dicha salida ``s1'' y dichas
ramas R1-C, R2.
La tensión en los bornes del condensador C es
inyectada en una entrada analógica ``e1'' del microprocesador 3 y
este último controla el bloqueo del interruptor T cuando, en el
cierre del interruptor de contacto 2 está tensión es superior a un
umbral dado. Tan solo controla el cierre del interruptor T cuando
dicha tensión vuelve a ser inferior a dicho umbral.
El funcionamiento de este montaje es el
siguiente.
Con el cierre del interruptor 2, el
microprocesador 3 es puesto bajo tensión.
Su salida ``s1'' permite la carga del condensador
C a través de la resistencia R1 a lo largo de toda la duración de la
alimentación del motor M.
Con la abertura del interruptor 2, al dejar el
microprocesador 3 de ser alimentado, el condensador C deja de
cargarse.
Entonces se descarga en las resistencias en serie
R1 y R2.
Dada la presencia de R2 en el circuito de
descarga, la constante de tiempo de descarga es superior a la
constante de tiempo de la carga.
Preferiblemente, se escoge una relación entre las
constantes de tiempo de carga y de descarga sensiblemente igual a la
relación entre las constantes de tiempo de calentamiento y de
enfriamiento del motor de arranque, lo que permite en todo instante
tener, por medio de la medida de la tensión en los bornes del
condensador, una buena representación del estado de calentamiento
del motor de arranque.
Esta tensión es analizada permanentemente por el
microprocesador en su entrada analógica ``e1''.
Las evoluciones de la tensión del condensador C
en función del tiempo son representadas a título de ejemplo en la
figura 2a.
Cada vez que el interruptor 2 se cierra (la
figura 2b ilustra su secuencia de apertura y de cierre), el
condensador C se descarga durante el funcionamiento del motor de
arranque. La descarga se produce cuando el interruptor 2 está
abierto, es decir, durante el período de parada del motor de
arranque.
Si los arranques están suficientemente próximos,
la tensión en los bornes del condensador C aumenta progresivamente
con el calentamiento del motor de arranque.
Cuando esta tensión sobrepasa un umbral
predeterminado correspondiente a un estado de calentamiento inferior
al límite térmico admisible, el microprocesador 3 bloquea al
transistor de control del contactor, lo que detiene la alimentación
de potencia del motor de arranque evitando todo deterioro
irreversible de origen térmico. Esto es lo que ilustra la figura 2c,
en la cual se ha representado una secuencia de control del contactor
1.
El rearranque tan solo puede ser realizado cuando
la tensión vuelve a bajar por debajo del umbral de corte en un valor
comprendido entre el 0 y el 100% de este umbral.
Por supuesto, otras variantes de realización
diferentes de la que acaba de ser descrita pueden ser
consideradas.
Especialmente, en lugar de ser alimentado por el
microprocesador 3, el circuito RC puede ser alimentado por la llave
de contacto, por ejemplo, a través de un circuito regulador de
tensión.
Igualmente, en lugar de inyectar la tensión en
los bornes del condensador C en una entrada del microprocesador 3,
es posible prever que el condensador C sea montado en los bornes de
un circuito analógico que comprende un comparador de umbral, así
como eventualmente un amplificador de entrada, circuito que bloquea
el transistor T cuando la tensión inyectada en dicho comparador es
superior a dicho umbral.
Como otra variante, el umbral de tensión por
encima del cual el control de la alimentación del motor M está
bloqueado puede ser variable en función de uno o varios parámetros,
especialmente en función de la temperatura del motor de arranque, de
la temperatura del motor térmico, de la intensidad absorbida durante
el arranque, de la velocidad de arrastre del motor térmico, de la
frecuencia de las ondulaciones de tensión o de intensidad debida a
los pasos de compresión del motor térmico o incluso de cualquier
otra información que permita una deducción relativa a la velocidad
de calentamiento del motor de arranque.
Además, la resistencia de carga del condensador
puede comprender elementos variables en función de la temperatura
ambiente como resistencias CTN.
Por otra parte, la carga del condensador C puede
realizarse con tensión recortada o por trenes de impulsos, cuya
relación cíclica es variable a fin de modular la constante de carga
en función de las características de calentamiento presentes durante
el arranque.
Como se ha podido comprender, un dispositivo del
tipo que acaba de ser descrito es un dispositivo simple que permite
una protección térmica del motor eléctrico de arranque sin necesidad
de situar los captadores térmicos en las zonas críticas del motor y
sin el conexionado indispensable para unir estos captadores a la
tarjeta electrónica de control del motor de arranque.
Claims (10)
1. Dispositivo para el control de un motor de
arranque para un vehículo automóvil que comprende medios para
controlar la alimentación del motor eléctrico del motor de arranque
en función especialmente del estado abierto o cerrado de un
interruptor de arranque (2), medios que comprenden un circuito (4)
de tipo RC así como medios de control que impiden la alimentación
del motor cuando el valor de la tensión en los bornes de los medios
capacitivos del circuito (4) RC es superior a un umbral dado,
caracterizado por el hecho de que este circuito (4) de tipo
RC se carga cuando el interruptor de arranque (2) está cerrado y se
descarga cuando el interruptor de arranque (2) está abierto, y no
permite la realimentación del motor más que cuando el valor de la
tensión en los bornes de los medios capacitivos del circuito (4) RC
deviene inferior a un segundo umbral, inferior al primero, circuito
(4) de tipo RC que presenta una constante de tiempo de carga menor
que su constante de tiempo de descarga.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el circuito RC está
constituido por dos ramas montadas en paralelo, una que comprende en
serie primeros medios resistivos (R1) y medios capacitivos (C), y la
otra que comprende segundos medios resistivos (R2).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 y 2, caracterizado por el hecho de que los medios de
control comprenden un microprocesador (3) que gestiona la
alimentación del motor eléctrico de arranque en función
especialmente del estado cerrado o abierto del interruptor de
arranque y por el hecho de que el circuito RC es alimentado en
tensión por una salida (s1) de dicho microprocesador (3).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 y 2, caracterizado por el hecho de que el circuito RC está
unido a un borne de alimentación en tensión por medio del
interruptor de arranque (2) eventualmente en serie con un circuito
regulador de tensión.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios de
control comprenden un microprocesador (3) que gestiona la
alimentación del motor eléctrico de arranque en función
especialmente del estado cerrado o abierto del interruptor de
arranque, y por el hecho de que una tensión correspondiente a la
tensión en bornes de los medios capacitivos del circuito RC es
inyectada en una entrada (e1) de dicho microprocesador (3),
microprocesador que controla el bloqueo de la alimentación del motor
eléctrico cuando dicha tensión es superior a un umbral dado.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado por el hecho de que los medios que
impiden la alimentación del motor cuando el valor de la tensión en
los bornes de los medios capacitivos del circuito RC es superior a
un umbral dado comprenden un circuito analógico con comparador de
umbral.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que la relación
entre las constantes de tiempos de carga y de descarga es
sensiblemente igual a la relación entre las constantes de tiempo de
calentamiento y de enfriamiento del motor de arranque.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios que
impiden la alimentación del motor cuando el valor de la tensión en
los bornes de los medios capacitivos del circuito RC es superior a
un umbral dado, no autorizan de nuevo la alimentación del motor
eléctrico más que cuando dicha tensión vuelve a descender por debajo
de un segundo umbral inferior al primero.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que el umbral de
tensión por encima del cual el control de alimentación del motor N
es bloqueado es variable en función de uno o varios parámetros de
funcionamiento del motor de arranque y/o del motor térmico.
10. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que los medios resistivos en
serie con los medios capacitivos del circuito son variables en
función de la temperatura.
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