Brevet FR2759487A1 — publié le 19980814

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif pour commander un appareil électromagnétique consommateur de courant élec- trique dans lequel l'appareil consommateur de courant élec-5 trique est constitué par au moins deux inductances partielles, de telle sorte que l'appareil consommateur de courant électrique peut être relié au moyen d'un premier dis- positif de commutation à la masse et qu'une inductance par- tielle peut être reliée à la masse au moyen d'un deuxième10 dispositif de commutation. On connaît un tel procédé et un tel dispositif pour commander un appareil électromagnétique consommateur de courant électrique, en particulier une électrovanne, par le document DE-OS-44 26 021. Dans ce document il est décrit un15 procédé et un dispositif pour commander un appareil électro- magnétique consommateur de courant électrique, dans lesquels l'appareil consommateur de courant électrique est constitué par deux inductances partielles. On peut relier au moyen d'un dispositif de commutation l'appareil consommateur de courant électrique à la masse. Une inductance partielle peut égale- ment être reliée à la masse au moyen d'un second dispositif de commutation. De cette façon il est possible de n'alimenter en courant que l'inductance partielle ou toute l'inductance de l'appareil consommateur de courant électrique. Lors de l'ou- verture du dispositif de commutation il se produit en raison de l'inductance de l'appareil consommateur de courant élec- trique au point de liaison entre l'inductance et le disposi- tif de commutation des tensions très élevées qui peuvent conduire à un endommagement du dispositif de commutation. Il est connu de brancher une diode Zener pour protéger les dispositifs de commutation entre le point de liaison, entre le dispositif de commutation et l'inductance et l'entrée de commande du dispositif de commutation corres- pondant. Si alors le point de liaison entre toute l'induc- tance et le dispositif de commutation qui commande toute l'inductance, est relié à une diode Zener, il se produit lors du débranchement des tensions très élevées. Pour cette raison il est nécessaire d'avoir des diodes Zener qui présentent une rigidité diélectrique correspondante. Ces diodes sont d'une part chères et ne peuvent être que difficilement réalisées dans un circuit intégré. Objet de l'invention L'invention est caractérisée en ce qu'on prévoit des moyens qui commandent le premier dispositif de commuta- tion en fonction d'une tension appliquée à un point de liai- son entre l'inductance partielle et le deuxième dispositif de commutation et a pour objet dans le cas d'un procédé et d'un dispositif servant à commander un appareil électromagnétique consommateur de courant électrique du type mentionné ci- dessus d'assurer une protection du dispositif de commutation contre les surtensions avec un faible coût. Avantages de l'invention Le dispositif selon l'invention et le procédé se- lon l'invention ont l'avantage que les dispositifs de commu- tation sont protégé de façon sûre contre les surtensions, le coût étant très faible. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: le premier dispositif de commutation, dans le cas d'une tension prédéfinie au point de liaison, libère le passage du courant, * entre le point de liaison et le raccordement de commande du premier dispositif de commutation on branche une diode Zener, * la diode Zener est branchée d'une manière telle que le premier dispositif de commutation soit rendu passant, quand au point de liaison est appliqué une liaison qui cor- respond à la tension de la diode Zener, * les inductances partielles sont montées en sé- rie. Dessins L'invention va être décrite ci-après plus en dé- tail à partir de plusieurs exemples de réalisation, représen- tés sur les dessins annexés, sur lesquels: ela figure 1 montre un diagramme par blocs des éléments essentiels du dispositif selon l'invention, et *la figure 2 montre différents signaux représen- tés en fonction du temps. Description des exemples de réalisation Sur la figure 1 on a représenté schématiquement une forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans le cas de l'appareil électromagnétique consommateur de courant électrique il s'agit de préférence d'une bobine 100 d'une électrovanne qui est insérée dans la zone du dosage du carburant. L'utilisation du dispositif selon l'invention et du procédé selon l'invention n'est pas toutefois limitée à leur emploi dans le cas du dosage de carburant. On peut les utiliser dans le cas de tous les appareils électromagnétiques consommateurs de courant électrique dans les véhicules à mo- teur, dans lesquels on veut arriver à avoir un processus ra- pide de commutation lors du branchement et du débranchement. Selon l'invention la bobine 100 de l'appareil consommateur de courant électrique présente trois raccorde- ments. Un premier raccordement 101 est en liaison avec la tension d'alimentation Ubat. Le deuxième raccordement 102 est en liaison avec la masse 111 par l'intermédiaire d'un premier dispositif de commutation 105 et par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de l'intensité 110. Le troisième raccor- dement 103, dans lequel il s'agit de préférence d'une prise centrale de la bobine, est également en liaison avec la masse au moyen d'un deuxième dispositif de commutation 115 et d'un autre dispositif de mesure de l'intensité 120, éventuellement en liaison à la masse 111. Une unité de commande 130 déter- mine, en partant de différents signaux qui sont préparés par des capteurs 140 ou par d'autres unités de commande, des si- gnaux de commande pour le premier et le second dispositif de commutation. Les enroulements entre les raccordements 101 et 103 forment une première inductance partielle, le passage du courant à travers cette inductance partielle pouvant être commandé au moyen du dispositif de commutation 115. Les en- roulements entre les raccordements 102 et 103 forment une se- conde inductance partielle. Les enroulements entre les rac- cordements 101 et 102 constituent l'inductance globale, le passage du courant à travers cette inductance globale pouvant être commandé au moyen du dispositif de commutation 105. En outre l'unité de commande 130 retraite un si- gnal qui correspond au courant qui passe à travers les dispo- sitifs de commutation 110 et 120. Dans le cas d'une configuration particulièrement avantageuse de l'invention il est prévu de mettre à la place des deux dispositifs de commutation 110 et 120 uniquement un dispositif de mesure de l'intensité 150. Le premier et le second dispositif de commutation sont de préférence réalisés sous la forme de transistors, en particulier de transistors à effet de champ. Les moyens servant à mesurer l'intensité 110 et sont de préférence des résistances ohmiques, la chute de tension aux deux points de raccordement des résistances étant utilisée comme signal en ce qui concerne les intensités qui passent à travers les appareils consommateurs de courant électrique. En particulier il est prévu que l'unité de com- mande 130 règle l'intensité qui passe à travers les bobines sur une valeur prédéfinie. Il est particulièrement avantageux d'avoir la réalisation représentée selon laquelle une résis- tance de mesure de l'intensité est associée à chaque disposi- tif de commutation. De cette façon il est possible de régler l'intensité à travers les deux bobines partielles d'induc- tance respectivement sur des valeurs prédéfinies. Entre le deuxième raccordement 102 de la bobine et le raccordement du premier dispositif de commutation 105 on a branché une diode 160. Cette diode est montée de telle façon qu'elle libère le passage du courant de la tension d'alimentation à la masse 111 quand le dispositif de commu- tation 105 est passant. Lors de l'ouverture de l'un des dispositifs de commutation la tension augmente fortement au point de liaison entre le dispositif de commutation et l'inductance. Cette augmentation de la tension peut conduire à un endommagement du dispositif de commutation. Si l'on branche une diode Zener 102 et le raccor- dement de commande du dispositif de commutation 105, on doit alors utiliser une diode Zener avec une rigidité diélectrique très élevée, pour pouvoir obtenir les valeurs de tension vou- lues au raccordement 102. Si l'on branche une diode Zener entre le raccor- dement 103 et le raccordement de commande du dispositif de commutation 115, il n'est alors pas possible d'avoir une li- mitation de la tension au raccordement 102. Pour limiter la tension au raccordement 102 à une valeur qui soit plus grande que la diode Zener utilisée, il est proposé selon l'invention de mettre une diode Zener 170 entre le troisième raccordement 103 de la bobine 100 et le raccordement à la grille du premier dispositif de commutation 105. Cette diode Zener 170 est montée de telle façon qu'elle libère le passage du courant, quand lors du débranchement la tension sur le troisième raccordement 103 dépasse la tension de la diode Zener 170. Le point de liaison entre l'inductance partielle et le dispositif de commutation qui commande l'inductance partielle, est en liaison au moyen d'une diode Zener avec le raccordement de commande du dispositif de commutation qui commande l'inductance globale. Ceci signifie que la chute de tension sur l'in- ductance partielle qui est formée par la bobine entre les raccordements 101 et 103, est utilisée pour commander le pas- sage du courant à travers l'inductance globale qui est formée par la bobine entre les raccordements 101 et 102. On a représenté sur la figure 2 différents si- gnaux en fonction du temps t. Sur la figure partielle 2a on a porté l'intensité I qui passe à travers l'appareil consomma- teur de courant électrique, en fonction du temps t. Sur la figure partielle 2b on a porté la tension Ul qui est appli- quée au troisième raccordement 103 de la bobine. La figure 2c montre la tension U2 qui est appliquée au deuxième raccorde- ment 102 de la bobine. On a représenté le déroulement d'un processus d'injection en fonction du temps. Jusqu'à l'instant tl la bobine n'est pas parcou- rue par le courant. Ceci signifie que les deux dispositifs de commutation 105 et 115 sont dans leur position ouverte. Ceci signifie que l'intensité prend la valeur zéro. Les tensions5 aux deux raccordements 102 et 103 sont à une valeur qui se trouve nettement au dessus de zéro. A l'instant tl commence la commande de l'électro- vanne. De préférence on ne fait passer le courant dans une première phase jusqu'à l'instant t2 que dans l'inductance10 partielle, c'est-à-dire que l'on commande uniquement le dis- positif de commutation 115 d'une manière telle qu'il libère le passage du courant à travers la bobine partielle entre les raccordements 101 et 103. Ceci a pour conséquence que l'in- tensité I monte rapidement à une valeur relativement élevée,15 l'intensité d'armement IA. La tension Ul et la tension U2 tombent en même temps à une valeur proche de zéro. Dans ce cas la tension Ul est légèrement plus basse que la tension U2. A l'instant t2 on commande le premier dispositif de commutation 105 d'une manière telle qu'il libère le pas- sage du courant à travers toute la bobine. En même temps on règle l'intensité sur une intensité d'arrêt plus basse IH. A l'instant t3 la commande se termine. Ceci si- gnifie que le premier dispositif de commutation 105 est à nouveau ouvert. Ceci a pour conséquence que les tensions U1 et U2 augmentent fortement. En raison de l'inductance les deux tensions augmentent nettement au dessus de la tension d'alimentation Ubat. Comme l'inductance de la bobine par- tielle est plus faible que celle de toute la bobine, la ten- sion Ul au troisième raccordement 103 est plus faible que la tension U2 au raccordement 102. Si la tension au raccordement 103 atteint la ten- sion UZ de la diode Zener 170, celle-ci libère alors le pas- sage du courant et le dispositif de commutation 105 est commandé d'une manière telle que la tension au raccordement 103 reste à la valeur UZ. Ceci a pour conséquence que la ten- sion U2 au raccordement 102 reste aussi à la valeur qu'elle a atteinte. Comme l'inductance de la bobine tout entière est plus grande que l'inductance de la bobine partielle, cette tension sera nettement plus élevée que la tension au raccor- dement 103. Au moyen de la diode Zener 170 on peut régler la tension au raccordement 103 et de cette façon aussi au rac- cordement 102 sur une valeur constante qui dépend de la ten- sion de la diode Zener 170. La diode Zener prélève la tension sur l'inductance partielle (raccordement 103) et commande le dispositif de commutation 105 qui commande le passage du cou- rant à travers toute l'inductance. De cette façon il est pos- sible de limiter la tension au raccordement 102 à une valeur qui est nettement plus élevée, que la tension de claquage de la diode Zener. Avec une diode Zener bon marché et simple qui présente une petite tension d'avalanche, on peut limiter une tension à une valeur sensiblement plus grande. De cette façon il est possible d'utiliser une diode sensiblement meilleur marché ou il est même possible d'intégrer la diode 170. RE V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif pour commander un appareil consommateur de courant électrique (100), dans lequel l'appareil consommateur de courant électrique (100) est constitué par au moins deux5 inductances partielles, de telle sorte que l'appareil consom- mateur de courant électrique peut être relié au moyen d'un premier dispositif de commutation (105) à la masse et qu'une inductance partielle peut être reliée à la masse au moyen d'un deuxième dispositif de commutation (115),10 caractérisé en ce que l'on prévoit des moyens (170) qui commandent le premier dis- positif de commutation (105) en fonction d'une tension appli- quée à un point de liaison (103) entre l'inductance partielle et le deuxième dispositif de commutation (115) 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif de commutation (105), dans le cas d'une tension prédéfinie au point de liaison (103), libère le pas- sage du courant. 3 ) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' entre le point de liaison (103) et le raccordement de com- mande du premier dispositif de commutation (105) on branche une diode Zener (170). 4 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diode Zener (170) est branchée d'une manière telle que le premier dispositif de commutation (105) soit rendu passant, quand au point de liaison (103) est appliqué une liaison qui correspond à la tension de la diode Zener. 5 ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les inductances partielles sont montées en série.