Brevet FR2709594A1 — publié le 19950310

" Procédé et dispositif pour commander un consommateur électromagnétique " Etat de la technique Le dispositif pour la commande d'un consommateur électromagnétique avec un branchement en série du consomma- teur électromagnétique et d'un moyen de commutation, avec des moyens de commande pour l'actionnement du moyen de com- mutation et d'un dispositif d'extinction. Un procédé et un dispositif pour commander des consommateurs électromagnétiques est par exemple connu par le document DE-OS 29 05 900 (OS-A-4 327 692). Dans ce docu- ment sont décrits un procédé et un dispositif pour comman- der des consommateurs électromagnétiques notamment des soupapes d'injection électromagnétiques pour des moteurs à combustion interne. Dans ces dispositifs le consommateur inductif est alimenté à partir d'une source de tension par l'intermé- diaire d'un transistor branché en série, qui est suscepti- ble d'être commandé par des moyens de commande. Une dégradation rapide souhaitée du courant lors de la mise hors-circuit du transistor peut être obtenue grâce à une diode de Zener branchée en parallèle sur le transistor ou bien grâce à un transistor exploité de façon appropriée avec une tension de Zener qui est plus élevée que la ten- sion de fonctionnement au moment de la mise hors-circuit. L'inconvénient dans de tels procédés et disposi- tifs est que la tension d'extinction dépend de la tension de la batterie. Comme le temps de mise hors-circuit dépend de la tension d'extinction, il en résulte des temps de mise hors-circuit différents ce qui est désavantageux notamment pour la commande de la quantité de carburant. En outre, dans de tels dispositifs la tension d'extinction ne peut pas être réduite à volonté car autrement le moyen de commu- tation peut être commuté lorsque la tension de la batterie est augmentée. But de l'invention L'invention a pour but de prédéfinir une tension d'extinction dans le cas d'un procédé et d'un dispositif pour la commande d'un consommateur électromagnétique. Avantages de l'invention Dans la façon de procéder selon l'invention, l'extinction de courant s'effectue grâce à une tension d'extinction constante, indépendante de la tension de bat- terie, sur le consommateur électromagnétique. En outre, une tension d'extinction quelconque peut être choisie. L'invention est caractérisée en ce qu'il est pré- vu des moyens qui commandent le moyen de commutation pen- dant le processus de mise hors-circuit de façon que pendant ce processus, une tension susceptible d'être prédéfinie s'applique au consommateur. Des modes de réalisation et des compléments avan- tageux sont caractérisés: - en ce que lors de la mise hors-circuit une source de courant dépendant de la tension commande le moyen de commutation. - en ce que la source de courant dépendant de la tension comprend un miroir de courant. - en ce qu'il est prévu en parallèle au consom- mateur un branchement en série d'une diode de Zener, d'une diode et d'au moins une résistance ohmique. - en ce que le moyen ce commutation est suscepti- ble d'être commandé en partant de la chute de tension à la résistance. en ce que le moyen de commutation est commandé pendant le processus de mise hors-circuit de sorte que pen- dant ce processus de mise hors-circuit, une tension cons- tante s'applique au consommateur. Dessins L'invention va être exposée plus en détail ci- après à l'aide des formes de réalisation représentées sur les dessins ci-joints. - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention. - la figure 2 montre l'évolution dans le temps des différents signaux. - les figures 3 et 4 montrent d'autres formes de réalisation de l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 représente schématiquement le dispo- O20 sitif selon l'invention. Un consommateur 100, notamment un consommateur inductif, est branché en série entre la masse et la tension de la batterie Ubat par un moyen de commuta- tion 110. Le raccordement qui est placé à la tension de la batterie Ubat est relié par l'intermédiaire d'un point 101 à une source de courant 120. Le point de raccordement 102 entre la charge 100 et le moyen de commutation 110 est éga- lement relié à la source de courant 120. Le moyen de commutation 110 est de préférence réalisé sous la forme d'un transistor à effet de champ. Le raccordement de source S est alors de préférence en liaison avec la masse et le raccordement D est en liaison avec le consommateur 100 par l'intermédiaire du point 102. Le rac- cordement de porte G du moyen de commutation 110 est ali- menté par un courant à partir d'une unité de commande 130 par l'intermédiaire d'une ligne de connexion 115. Par ailleurs la source de courant 120 est en liaison par l'in- termédiaire du point 122 avec la ligne de connexion 115. Par l'intermédiaire de cette ligne, la source de courant alimente la porte G avec un courant I. Le dispositif de commande 130 comprend essentiellement une première source de courant 132 et une seconde source de courant 134. En variante, au lieu des sources de courant, des sources de tension peuvent également être uti- lisée. Ces deux sources de courant sont reliées par l'in- termédiaire du point commun 133 à la ligne de connexion. Si la première source de courant 132 est activée, alors par l'intermédiaire de la ligne de connexion 115, circule un courant qui charge la porte G à une tension prédéfinie, Ce qui à son tour se traduit par la mise hors-circuit du moyen de commutation 110. Dans ce cas, lorsque la première source de courant 132 est activée, le consommateur est alimenté en tension et donc en courant. Si la seconde source de courant 134 est activée, par l'intermédiaire de la ligne de connexion 115, circule "0 alors également un courant qui amène la porte au potentiel de la masse. Ceci a pour conséquence que le moyen de commu- tation 110 s'ouvre et que le consommateur est séparé de la masse. L'activation de la première source de courant 132 et de la seconde source de courant 134 s'effectue en fonc- tion de différents signaux en provenance de différents dé- tecteurs. Ces détecteurs 145 et 140 détectent différentes grandeurs caractéristiques du fonctionnement comme entre autres la position de la pédale d'accélérateur ou bien la vitesse de rotation du moteur à combustion interne. Le mode de fonctionnement de ce dispositif va maintenant être exposé à l'aide de la figure 2 au moyen de l'évolution dans le temps des différentes valeurs de ten- sion et de courant. Sur la figure 2a est reportée en fonction du temps la tension de porte Ug. Sur la figure 2b est reportée la tension de drain Ud et sur la figure 2c le courant IL traversant le consommateur 100. La tension de drain Ud cor- respond au potentiel au point 102. Cette tension de drain est décalée de la valeur de la tension de batterie Ubat au- dessus de la tension Um chutant au consommateur. La tension de porte Ug correspond au potentiel à la porte du moyen de commutation 110. Jusqu'à l'instant tO la première source de cou- rant 132 est active. Cela signifie que le moyen de commuta- tion se trouve dans son état de fermeture et que le courant maximal possible IL circule à travers le consommateur 100. A l'instant tO la première source de courant 132 est désac- tivée et la seconde source de courant 134 est activée. Cela signifie que la tension de porte chute en fonction du temps. La tension de drain Ud et le courant IL restent d'abord à leurs valeurs. A l'instant tl la tension de porte est abaissée "0 jusqu'au plateau de Miller. A partir de cet instant tl la résistance augmente au transistor à effet de champ 110. Ainsi, la tension de drain Ud augmente également à partir de l'instant tl. Cette augmentation de la tension de drain Ud subsiste jusqu'à ce que la tension d'extinction Um chu- tant au consommateur ait atteint une valeur prédéfinie Uz. Simultanément, le courant IL est réduit. A l'instant t2, la tension Um au consommateur est égale à la tension d'extinction prédéfinie Uz. A partir de cet instant, la source de courant 120 délivre un courant à la porte du moyen de commutation 110. Ce courant fait que le moyen de commutation n'augmente plus sa résistance. Ceci a à son tour pour conséquence que la tension de drain Ud ou bien la tension d'extinction Um n'augmente plus davantage mais reste à une valeur constante. L'énergie stockée par le consommateur 100 est alors éliminée par l'intermédiaire du moyen de commutation 110. Pendant l'extinction, la tension d'extinction Um au consommateur est maintenue à la valeur constante Uz. A l'instant t3 le courant IL est abaissé par le consommateur dans une mesure telle que la tension d'extinc- tion Uz ne peut plus être maintenue. La tension au consom- mateur chute alors à O et la tension au drain chute à la tension de batterie UBat. Par ailleurs, la porte est com- plètement déchargée par l'intermédiaire de la source de courant 134 et le moyen de commutation 110 s'ouvre. Le moyen de commutation 110 fonctionne pendant l'extinction du courant non pas comme commutateur mais comme résistance variable. Le consommateur 100 est mis hors-circuit ou bien le moyen de commutation 110 est com- mandé de façon que la tension Um chutant au consommateur soit constante. Comme le temps de mise hors-circuit du consommateur est déterminé par la tension Um chutant sur le consommateur, on a pour une tension Um constante un temps de mise hors-circuit constant. Par un réglage d'une tension Um défini au consom- mateur, un temps de mise hors-circuit défini du consomma- teur peut être obtenu. Sur la figure 3 est représentée une forme de réa- lisation plus détaillée de la source de courant 120. Le point 101 est en liaison avec la base d'un transistor 250 par l'intermédiaire d'une résistance 230 et d'un point 235. Le collecteur du transistor 250 est à son tour en liaison avec le point 122. Le point 102 est en liaison par l'inter- médiaire de l'anode d'une diode 210. La cathode de la diode 210 est en liaison avec la cathode d'une diode de Zener 220. L'anode de la diode de Zener 220 est en liaison avec un point 245 et par l'intermédiaire d'une résistance 240 avec un point 235 et par l'intermédiaire du point 245 avec l'émetteur du transistor 250. Le transistor 250, les résistances 230 et 240 ainsi que la diode 210 et la diode de Zener 220 fonction- nent comme une source de courant dépendant de la tension. Dès que la tension Um s'appliquant au consommateur dépasse la tension de Zener Uz de la diode de Zener 220, un courant circule du point 102 vers le point 245 et par l'intermé- diaire de la résistance 240. Ceci est le cas selon la fi- gure 2 à l'instant t2. La chute de tension en résultant par l'intermédiaire de la résistance 240 fait à nouveau que le transistor 250 devient passant et un courant correspondant circule vers le point de liaison 122. Par un choix appro- prié de la diode de Zener, la tension au consommateur peut être réglée pendant le processus de mise hors-circuit. La diode de Zener 220 fonctionne dans ce cas comme dispositif d'extinction. La commande du moyen de com- mutation s'effectue en fonction du courant circulant à tra- vers le dispositif d'extinction. Cela signifie que tant que la tension chutant sur le consommateur 100 est inférieure à la tension de Zener Uz de la diode de Zener, la source de courant ne délivre aucun courant. Si la tension chutant au consommateur dépasse la tension de Zener, alors la source de courant délivre un courant. Ce courant délivré par la source de courant 120 fait que la tension de porte Ug de- meure à la valeur atteinte jusqu'à ce que la tension chu- tant sur le consommateur descende au-dessous de la tension de Zener. Sur la figure 4 est indiqué un circuit avec ce que l'on appelle un miroir de courant. Le point 101 est en liaison par l'intermédiaire d'un point 301 avec le collec- teur d'un transistor 300. Le collecteur du transistor 300 est en liaison par l'intermédiaire d'un point de liaison 303 avec la base du transistor 300. Par ailleurs, le point 303 se trouve au même potentiel que la base d'un autre transistor 310. L'émetteur du transistor 310 et l'émetteur du transistor 300 sont en liaison avec le point 302 qui, à son tour, est en contact avec l'anode d'une diode de Zener 220. La cathode de cette diode de Zener 220 est en liaison avec le point 102 qui est à la tension du drain. Le collec- teur du transistor 310 est à son tour en liaison avec le point 122 de la ligne de connexion. Tant que la tension Um au consommateur 100 est inférieure à la tension Zener de la diode de Zener 220, la source de courant 120 ne fonctionne pas. Dès que la tension Zener est dépassée, un courant circule du point 302 par l'intermédiaire du transistor 300 vers le point 301. Ce courant détermine dans le transistor 310 un courant allant du point 302 au point 122. Ce courant à son tour fait que la tension de porte ne s'abaisse pas davantage. La tension Um chutant au consommateur dépasse à l'instant t2 la ten- sion Zener de la diode de Zener 220. R E V E N D I C A T I 0ONS 1) Dispositif pour la commande d'un consommateur électromagnétique avec un branchement en série du consomma- teur électromagnétique et d'un moyen de commutation, avec des moyens de commande pour l'actionnement du moyen de com- mutation et d'un dispositif d'extinction, dispositif caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens qui commandent le moyen de commutation (110) pendant le proces- sus de mise hors-circuit de façon que pendant ce processus, l0 une tension susceptible d'être prédéfinie s'applique au consommateur (100). 2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension s'appliquant au consommateur (100) est indépendante de la tension de la batterie (Ubat). 3) Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que lors de la mise hors- circuit une source de courant dépendant de la tension com- mande le moyen de commutation (110). 4) Dispositif selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la source de courant dépen- dant de la tension comprend un miroir de courant. ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il est prévu en parallèle au consommateur un branchement en série d'une diode de Zener (220), d'une diode (210) et d'au moins une résistance ohmi- que. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen ce commutation est susceptible d'être commandé en partant de la chute de tension à la résistance. 7) Procédé pour la commande d'un consommateur électromagnétique avec un branchement en série du consomma- teur électromagnétique et d'un moyen de commutation, avec des moyens de commande pour l'actionnement du moyen de com- mutation et un dispositif d'extinction, procédé caractérisé 1o en que le moyen de commutation (110) est commandé pendant le processus de mise hors-circuit de sorte que pendant ce processus de mise hors-circuit, une tension constante s'ap- plique au consommateur (100).