Brevet FR3007906A1 — publié le 20150102

MODULE DE COMMANDE MLI, NOTAMMENT POUR LA COMMANDE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE DE CLIMATISATION La présente invention concerne de manière générale un module de commande MLI ou PWM (initiales anglo-saxonnes mises pour Pulse Width Modulation). Les modules de commande MLI sont traditionnellement utilisés pour commander un ou plusieurs équipements en parallèle, par exemple, dans le domaine non limitatif de l'automobile, les transistors d'un moteur électrique pulseur pour climatisation et un élévateur de tension utilisé pour piloter ces transistors. Un module de commande MLI comporte classiquement un microcontrôleur comprenant au moins un compteur associé à un ou plusieurs canaux de sortie aptes à délivrer sur une ou plusieurs broches de sortie respectivement un ou plusieurs signaux de commande MLI. Chaque compteur comporte au moins deux registres, l'un pour sauvegarder la période (ou fréquence) du signal de commande MLI, l'autre pour sauvegarder la valeur de rapport cyclique du signal de commande MLI. Dans le cas d'un compteur associé à deux canaux, apte à générer deux signaux de commande MLI à la même fréquence mais avec des rapports cycliques éventuellement différents, un troisième registre permet de sauvegarder la valeur de rapport cyclique du deuxième signal. Les anciennes générations de moteurs électriques pulseurs pour 25 climatisation sont commandées avec un signal de commande MLI de fréquence fixe. Sur les nouvelles générations, il devient nécessaire d'éviter les perturbations des systèmes de transmission radiofréquences du fait du moteur électrique. 30 Il est connu que ce type de perturbations peut être évité en faisant varier la fréquence du signal de commande MLI en fonction de la ou des fréquences radio, mas ces changements de fréquence peuvent endommager l'électronique des équipements commandés par le module de commande MLI. L'état de l'art n'intègre cependant pas ces évictions de radiofréquence. Il en résulte que les modules standards de commande MLI ne sont pas compatibles avec cette nouvelle stratégie de variation de fréquence. Une première solution pourrait consister à développer de nouveaux 5 modules de commande MLI. Cette solution est néanmoins coûteuse. La présente invention a pour but de proposer une solution simple et peu coûteuse pour permettre de faire varier la fréquence du signal de commande MLI généré par un compteur d'un microcontrôleur à partir des modules de commande MLI standards. 10 Pour ce faire, la présente invention a pour objet un module de commande MLI comportant un microcontrôleur comprenant un compteur courant et un compteur apte à délivrer au moins un signal de commande MLI de période et de rapport cyclique variables, ledit compteur comprenant un premier registre apte à sauvegarder une valeur de la période du signal de 15 commande, un deuxième registre apte à sauvegarder une valeur du rapport cyclique du signal de commande, et étant apte à comparer sur chaque période de fonctionnement une valeur tc du compteur courant avec chacune des valeurs sauvegardées dans le premier et le deuxième registres, le microcontrôleur étant apte à : 20 - recevoir une information relative à une demande de changement de fréquence pour le signal de commande MLI ; - traiter ladite information en calculant de nouvelles valeurs pour la période et le rapport cyclique du signal de commande MLI ; - comparer une valeur tc du compteur courant avec une valeur seuil 25 tmax prédéfinie, de façon à autoriser le rafraîchissement des premier et deuxième registres sur une période de fonctionnement en cours si ladite valeur du compteur courant tc est inférieure à ladite valeur seuil tmax, et différer sinon le rafraîchissement des registres à la période de fonctionnement suivante. 30 L'invention permet ainsi d'adapter facilement les modules de commande MLI actuels en ne modifiant que leur partie logicielle. Selon d'autres caractéristiques possibles : - la valeur seuil tmax est prédéfinie selon la relation tmax = TMIN tT dans laquelle TMIN est la valeur de la plus petite période possible pour le signal de commande MLI, et tT correspond à la durée nécessaire au 5 microcontrôleur pour traiter ladite information ; - en variante, la valeur seuil tmax est prédéfinie selon la relation tmax = TMIN tT M dans laquelle TMIN est la valeur de la plus petite période possible pour le signal de commande MLI, tT correspond à la durée nécessaire au 10 microcontrôleur pour traiter ladite information, et M est une marge de sécurité ; - le microcontrôleur peut être apte à recevoir ladite information sur un bus LIN ; - Le compteur peut être apte à délivrer un deuxième signal de 15 commande MLI de même période et de rapport cyclique variables, par l'intermédiaire d'un troisième registre apte à sauvegarder une valeur du rapport cyclique du deuxième signal de commande ; dans ce cas, le microcontrôleur est apte à commander le rafraîchissement du troisième registre en même temps que le rafraîchissement du premier et du deuxième 20 registres. L'invention a également pour objet l'utilisation du module de commande MLI précédent à la commande d'un moteur électrique pulseur pour climatisation. L'invention sera mieux comprise au vu de la description suivante faite 25 en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de microcontrôleur standard comportant un compteur apte à délivrer deux signaux de commande MLI de même fréquence ; - la figure 2 illustre un exemple de diagrammes temporels des signaux 30 de commande MLI générés par le compteur de la figure 1 ; - la figure 3 représente des étapes de procédé mises en oeuvre par le microcontrôleur de la figure 2, conformément à l'invention ; - la figure 4 illustre un diagramme d'état pour la commande MLI d'un Groupe MotoVentilateur ou GMV. En référence à la figure 1, un microcontrôleur 1 utilisé dans un module de commande MLI apte à générer deux signaux de commande MLI de même fréquence, notés PWM1 et PWM2 dans la suite, comporte classiquement un compteur 2 (autrement connu sous le terme « timer » en anglais) comprenant : - un premier registre 3 pour sauvegarder la valeur de la fréquence 10 commune des deux signaux de commande PWM1 et PWM2 à générer ; - un deuxième registre 4 pour sauvegarder la valeur du rapport cyclique DC1 du premier signal PWM1 ; et - un troisième registre 5 pour sauvegarder la valeur du rapport cyclique DC2 du deuxième signal PWM2, celle-ci pouvant être différente de la 15 valeur choisie pour du rapport cyclique du premier signal. Ces trois registres 3, 4 et 5 sont des registres de comparaison, et les valeurs qu'ils contiennent sont comparées en permanence avec la valeur d'un registre « compteur courant » (non représenté) qui compte le nombre de coups d'horloge écoulé depuis la dernière mise à zéro du compteur. Ces trois 20 registres 3, 4 et 5 sont pris en compte à la fin de chaque période pour la période suivante. En configuration dite « Edge Aligned », le registre « compteur courant » est mis à zéro lorsqu'il y a détection d'un dépassement lors de l'égalité avec la valeur contenu dans le premier registre 3 du compteur 2. 25 Le « compteur courant » compte donc de 0 à la valeur de la période T spécifiée dans le premier registre 3, puis se remet à 0 tout seul et recommence indéfiniment tant qu'il n'est pas arrêté. La figure 2 illustre à titre d'exemple dans sa partie basse un diagramme temporel montrant l'évolution sur trois périodes successives des 30 deux signaux de commande PWM1 et PWM2 par rapport aux états de comparaison de la valeur tc du compteur courant avec chacun des trois registres 3, 4 et 5 (en partie haute de la figure). Dans cet exemple non limitatif, on suppose que la valeur affectée au rapport cyclique DC2 du deuxième signal PWM2 est inférieure à celle affectée au rapport cyclique DC1 du premier signal PWM1. Au début de chaque période, les deux signaux PWM1 et PWM2 sont à l'état haut. Lorsque le compteur courant atteint la valeur de rapport cyclique DC2 affectée au deuxième signal PWM2 et stockée dans le 5 troisième registre 5, le deuxième signal PWM2 passe à l'état bas. De façon similaire, lorsque le compteur courant atteint la valeur de rapport cyclique DC1 affectée au premier signal PWM1 et stockée dans le deuxième registre 5, le premier signal PWM1 passe à l'état bas. Enfin, lorsque le compteur courant atteint la valeur de la période T commune aux deux signaux PWM1 et PWM2 et 10 stockée dans le premier registre 3, le compteur courant est remis à zéro. En référence de nouveau à la figure 1, le microcontrôleur 1 conforme à la présente invention est en outre apte à recevoir une information relative à une demande de changement de fréquence pour les signaux PWM1 et PWM2. Cette information peut par exemple être contenue dans une trame de 15 données reçue par le microcontrôleur 1 sur un bus 6 LIN (Initiales anglo-saxonnes mises pour Local Interconnect Network). Ainsi, en référence à la figure 3 qui illustre les étapes mises en oeuvre par le microcontrôleur 1 du module de commande MLI, conformément à l'invention, le microcontrôleur 1 reçoit tout d'abord (étape 100) une demande 20 de changement de fréquence des signaux PWM1 et PWM2 nécessitant un rafraîchissement au moins du premier registre 3, et éventuellement des deux autres registres 4 et 5. Cette demande de changement de fréquence est ensuite traitée par un programme spécifique d'instructions logicielles permettant notamment de 25 calculer les nouvelles valeurs T, DC1 et DC2 qui devront être utilisées (étape 110). Lors d'une étape 130, les différents registres 3, 4 et 5 devront être rafraîchis pour sauvegarder ces nouvelles valeurs. Les études de la Demanderesse ont permis de montrer que le rafraîchissement des registres ne pouvait pas intervenir à n'importe quel 30 moment. En particulier, aucune valeur de registre ne doit être modifiée dans une fenêtre temporelle au cours de laquelle le compteur courant est susceptible de commuter, c'est-à-dire de repasser à zéro. En d'autres termes, il existe une zone temporelle 7 interdite, représentée en traits hachurée sur une seule période de la figure 2 pour ne pas surcharger la figure, lors de laquelle aucun des registres 3 à 5 ne doit être modifié, même suite à une demande de rafraîchissement. Cela revient à dire qu'il existe une valeur seuil tmax du compteur courant, inférieure à la période T, et au-delà de laquelle les valeurs de registres ne doivent pas être modifiées pour la période en cours. Le microcontrôleur 1 compare donc, lors d'une étape 120, la valeur tc du compteur courant avec la valeur seuil tmax, de façon à : - autoriser le rafraîchissement des registres sur la période en cours si 10 tc est inférieur à tmax ; - différer le rafraîchissement des registres à la période suivante sinon. Pour calculer l'étendue de cette zone temporelle interdite 7, il est nécessaire de calculer le temps tT que met le microcontrôleur pour traiter les données à l'étape 110 et identifier ainsi la valeur maximale tcmax du compteur 15 courant à partir duquel on ne peut plus faire, sur la période en cours, de rafraîchissement des registres. Plus spécifiquement, selon l'application concernée, on connaît très exactement la plage de fréquences susceptibles d'être utilisées pour les signaux de commande MLI PWM1 et PWM2, cette plage de fréquence 20 s'étendant entre une fréquence minimum fMIN et une fréquence maximum fMAX. A cette plage de fréquences, correspond une plage autorisée pour la période T, s'étendant entre une période minimum TMIN (inverse de fMAX), et une période maximum TMAX (inverse de fMIN). Le pire des cas est fixé par la période minimum TMIN. La valeur seuil 25 tmax pour le compteur courant est donné par la relation suivante : tmax = TMIN - tT A titre d'exemple non limitatif, si l'horloge du compteur courant, qui est celle du microcontrôleur 1, est de 16 MHz, la valeur contenue dans les 30 registres correspond au nombre d'échantillons de temps de valeur 1/16 MHz et un échantillon de temps se nomme alors « cycle bus». Pour un module standard testé, les valeurs suivantes ont été obtenues : TMIN = 728 cycles bus TMAX = 775 cycles bus tT = 51 cycles bus soit une valeur seuil théorique de tmax = 728 - 51 = 677 cycles bus En pratique, on choisit même d'ajouter une marge de sécurité M, par exemple de 77 cycles bus, en appliquant la relation suivante : tmax = TMIN tT M ce qui donne dans notre exemple tmax = 728 - 51 - 77 = 600 cycles bus. La figure 4 illustre, sous forme d'un diagramme d'état, l'utilisation du module de commande MLI décrit précédemment pour la commande d'un moteur électrique pulseur pour climatisation, ou Groupe MotoVentilateur. On retrouve sur cette figure les deux signaux de commande PWM1 et PWM2 générés par le module de commande, l'un étant destiné à la commande du moteur électrique, l'autre étant destiné au contrôle du module pilote du moteur électrique, en particulier à un élévateur de tension utilisé pour piloter des transistors du moteur électrique. Sur réception de la demande de changement de fréquence arrivant sous forme de données sur le bus LIN, le microcontrôleur du module de commande va tout d'abord procéder à une acquisition 105 de la nouvelle fréquence à utiliser. On retrouve ensuite l' étape 110 d'extraction de la nouvelle période T et des rapports cycliques DC1 et DC2 qu'il convient d'utiliser pour les deux signaux de commande, suivie de la commande de rafraichissement (étape 130) des registres associés. L'invention a été décrite dans le cadre de la génération de deux 30 signaux de commande MLI par un même compteur, mais peut bien entendu être adaptée au cas où un seul signal MLI est généré par le compteur, ou aux cas où plusieurs compteurs mono canaux ou multi canaux sont présents. Dans tous les cas, l'invention consiste en une simple modification logicielle du code bas niveau de la génération des signaux PWM qui permet des changements de fréquence PWM en cours de fonctionnement, à la volée, sans perturbation des signaux.5 REVENDICATIONS1. Module de commande MLI comportant un microcontrôleur (1) comprenant un compteur courant et un compteur (2) apte à délivrer au moins un signal de commande MLI (PWM1, PWM2) de période et de rapport cyclique variables, ledit compteur (2) comprenant un premier registre (3) apte à sauvegarder une valeur de la période du signal de commande, un deuxième registre (4) apte à sauvegarder une valeur du rapport cyclique du signal de commande, et étant apte à comparer sur chaque période de fonctionnement une valeur tc du compteur courant avec chacune des valeurs sauvegardées dans le premier et le deuxième registres (3, 4), le microcontrôleur (1) étant apte à : - recevoir (100) une information relative à une demande de changement de fréquence pour le signal de commande MLI ; - traiter (110) ladite information en calculant de nouvelles valeurs pour la période et le rapport cyclique du signal de commande MLI ; - comparer (120) une valeur tc du compteur courant avec une valeur seuil tmax prédéfinie, de façon à autoriser le rafraîchissement (130) des premier et deuxième registres (3, 4) sur une période de fonctionnement en cours si ladite valeur du compteur courant tc est inférieure à ladite valeur seuil tmax, et différer sinon le rafraîchissement des registres à la période de fonctionnement suivante. 2. Module de commande MLI selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil tmax est prédéfinie selon la relation tmax = TMIN - tT dans laquelle TMIN est la valeur de la plus petite période possible pour le signal de commande MLI, et tT correspond à la durée nécessaire au microcontrôleur (1) pour traiter ladite information. 3. Module de commande MLI selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil tmax est prédéfinie selon la relation tmax = TMIN - tT - M dans laquelle TMIN est la valeur de la plus petite période possible pour le signal de commande MLI, tT correspond à la durée nécessaire au microcontrôleur (1) pour traiter ladite information, et M est une marge de sécurité. 4. Module de commande MLI selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le microcontrôleur (1) est apte à recevoir ladite information sur un bus (6) LIN. 5. Module de commande MLI selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit compteur (2) est apte à délivrer un deuxième signal de commande MLI (PWM2) de même période et de rapport cyclique variables, par l'intermédiaire d'un troisième registre (5) apte à sauvegarder une valeur du rapport cyclique du deuxième signal de commande, et en ce que le microcontrôleur (1) est apte à commander le rafraîchissement du troisième registre (5) en même temps que le rafraîchissement du premier et du deuxième registres (3, 4). 6. Utilisation du module de commande MLI selon l'une quelconque des revendications précédentes à la commande d'un moteur électrique pulseur pour climatisation.