Brevet FR3083883A1 — publié le 20200117

La présente invention concerne le domaine des convertisseurs de tension continu-continu et plus particulièrement un convertisseur de tension continu-continu destiné à être embarqué dans un véhicule automobile à moteur thermique, par exemple pour fournir l'énergie nécessaire au pilotage des injecteurs de carburant, ainsi qu'un procédé de contrôle d'un tel convertisseur de tension continu-continu. Dans un véhicule automobile à moteur thermique, il est connu d'utiliser un convertisseur de tension continu-continu, également connu sous le nom de DODO, afin de fournir l'énergie nécessaire au pilotage des injecteurs de carburant. Un tel convertisseur permet notamment de transformer la tension fournie par la batterie du véhicule, par exemple de l'ordre de 12 V, en une tension de sortie cible plus élevée, par exemple de 65 V, qui permet de recharger une capacité dite intermédiaire connectée en sortie du convertisseur et qui fournit du courant à un contrôleur permettant, sur commande d'un calculateur, d'activer les injecteurs de carburant. Ainsi, lorsque le calculateur commande le contrôleur, ce dernier utilise le 15 courant fourni par la capacité intermédiaire pour piloter les injecteurs de carburant. Ce faisant, la capacité intermédiaire se décharge et le convertisseur s'active alors pour la recharger jusqu'à ce que la tension de sortie remonte jusqu'à sa valeur cible. Le principe de fonctionnement interne du convertisseur consiste à charger une bobine avec le courant fourni par la batterie et à couper le courant cycliquement, à l'aide 20 d'un interrupteur, notamment d'un transistor, par exemple de type MOS. Lorsque l'interrupteur est fermé, la bobine se charge et lorsque l'interrupteur est ouvert, l'énergie stockée dans la bobine est transmise sous la forme d'un courant à la capacité intermédiaire afin de la recharger. L'alternance des états fermés et ouverts de l'interrupteur génère ainsi un courant en dents de scie, appelé courant de pic. 25 L'intensité de ce courant de pic permet à la tension de sortie de remonter plus ou moins vite. Ainsi, lorsque l'intensité du courant de pic est élevée, la tension de sortie du convertisseur remonte rapidement après une chute de tension et, à l'inverse lorsque l'intensité du courant de pic est faible, la tension de sortie du convertisseur remonte lentement. Dans les deux cas, le convertisseur cesse de produire le courant de pic 30 lorsque la tension de sortie atteint sa valeur cible. Afin de permettre la commande du convertisseur pour que la tension de sortie remonte à sa valeur cible, il est connu de monter un module de régulation entre la sortie et l'entrée du convertisseur, par exemple de type dont la décharge est commandée par un calculateur via un module de pilotage afin de commander au moins un injecteur de carburant, le convertisseur étant configuré pour faire tendre ladite tension de sortie vers une valeur cible, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de détermination d'un instant dit « de récupération » auquel la tension de sortie franchit un seuil de tension haut prédéterminé, 3 - une étape de détermination d'un instant dit « de chute >>, correspondant à un début d'injection, auquel la tension de sortie diminue en-dessous du seuil de tension haut prédéterminé, - une étape de calcul de la durée écoulée entre l'instant de récupération et l'instant 5 de chute, - si la durée calculée est supérieur à un seuil de durée, dit « cible », prédéterminé et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic est supérieure au seuil minimum, une étape de diminution de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic, 10 - si la durée calculée est inférieure audit seuil de durée cible et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic est inférieure au seuil maximum, une étape d'augmentation de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic. Le procédé selon l'invention permet ainsi d'ajuster la remontée de la tension de sortie de sorte que celle-ci se fasse au plus près mais antérieurement à la prochaine 15 chute de tension déclenchée par une demande d'injection de carburant. Cela évite notamment d'avoir à commander la remontée de la tension de sortie systématiquement à partir d'une valeur égale au seuil maximum d'intensité du courant de pic comme dans le cas d'une régulation de type Bang Bang et améliore ainsi significativement le rendement du convertisseur. De plus, cela permet de commander finement la remontée de la tension 20 de sortie de sorte qu'elle soit réalisée rapidement et sans délai trop important comme cela peut être le cas lors de l'utilisation d'une régulation de type PID. De manière préférée, le seuil de durée cible est ajustable afin d'optimiser le choix entre une augmentation ou une diminution de la valeur d'amplitude maximale du courant de pic et d'optimiser ainsi le rendement du convertisseur en gardant une marge 25 de sécurité suffisante par rapport aux variations du système. Par exemple, le seuil de durée cible peut-être compris entre 200 et 500 ps. Avantageusement, la diminution de la valeur d'amplitude maximale du courant de pic est réalisée par décrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum d'intensité du courant de pic. Cette valeur prédéterminée peut 30 être choisie de sorte à permettre une diminution plus ou moins rapide de la valeur d'amplitude maximale du courant de pic afin d'optimiser le rendement du convertisseur. Par exemple, cette valeur prédéterminée peut être un multiple de 0.4% (lorsque la valeur du courant est codée sur 8 bits) du seuil maximum d'intensité du courant de pic. Avantageusement encore, l'augmentation de la valeur d'amplitude maximale 35 du courant de pic est réalisée par incrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum d'intensité du courant de pic. Cette valeur prédéterminée peut être choisie de sorte à permettre une augmentation plus ou moins rapide de la valeur 4 d'amplitude maximale du courant de pic afin d'optimiser le rendement du convertisseur. Par exemple, cette valeur prédéterminée peut être un multiple de 0.4% (8 bits) du seuil maximum d'intensité du courant de pic. De manière préférée, la valeur prédéterminée de décrément est égale à la 5 valeur prédéterminée d'incrément afin de simplifier l'algorithme du module de contrôle mettant en oeuvre cette partie du procédé. Selon un aspect de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de mesure de la durée écoulée à partir de l'instant de chute et, lorsque la tension de sortie n'a pas franchi le seuil de tension haut prédéterminé au bout d'un seuil de durée 10 prédéterminé dit « de remontée », une étape d'augmentation de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic au seuil maximum d'intensité afin de permettre une remontée de la tension de sortie au-delà du seuil de tension haut prédéterminé la plus rapide possible. De manière avantageuse, lorsque la tension de sortie a franchi le seuil de 15 tension haut prédéterminé, que la durée calculée est supérieure au seuil de durée cible et que la valeur d'amplitude maximale du courant de pic est égale à son seuil minimum, le procédé comprend une étape de maintien de la valeur d'amplitude maximale du courant de pic à son seuil minimum à son prochain pic. De manière avantageuse, lorsque la tension de sortie a franchi le seuil de 20 tension haut prédéterminé, que la durée calculée est inférieure au seuil de durée cible et que la valeur d'amplitude maximale du courant de pic est égale à son seuil maximum, le procédé comprend une étape de maintien de la valeur d'amplitude maximale du courant de pic à son seuil maximum à son prochain pic. L'invention concerne également un convertisseur de tension continu-continu 25 pour le pilotage en courant d'au moins un injecteur de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit convertisseur comprenant un module de contrôle et une bobine à induction reliée à un transistor à effet de champ comprenant un drain, une source et une grille, ladite grille étant reliée au module de contrôle afin que ledit module de contrôle commande le transistor dans un état passant du courant entre le drain et la 30 source ou dans un état bloquant du courant entre le drain et la source, l'alternance des états passants et bloquant du transistor générant un courant en dents de scie appelé courant de pic, dont l'intensité varie entre 0 et une valeur d'amplitude maximale variable bornée par un seuil minimum et un seuil maximum et qui permet au convertisseur de délivrer une tension de sortie aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » dont la 35 décharge est commandée par un calculateur via un module de pilotage afin de commander au moins un injecteur de carburant, le convertisseur étant configuré pour faire 5 tendre ladite tension de sortie vers une valeur cible. Le module de contrôle est configuré pour : - déterminer un instant dit « de récupération » auquel la tension de sortie franchit le seuil de tension haut prédéterminé, 5 - déterminer un instant dit « de chute », correspondant à un début d'injection, auquel la tension de sortie diminue en-dessous du seuil de tension haut prédéterminé, - calculer la durée écoulée entre l'instant de récupération et l'instant de chute, - si la durée calculée est supérieure à un seuil de durée, dit » cible », prédéterminé 10 et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic est supérieure au seuil minimum, diminuer la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic, - si la durée calculée est inférieure audit seuil de durée cible et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic est inférieure au seuil maximum, augmenter la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic. 15 De préférence, le seuil de durée cible est ajustable. Par exemple, le seuil de durée cible peut être compris entre 200 et 500 ps. Avantageusement, le convertisseur est configuré pour diminuer la valeur d'amplitude maximale du courant de pic par décrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum d'intensité du courant de pic. 20 Avantageusement encore, le module de contrôle est configuré pour augmenter la valeur d'amplitude maximale du courant de pic par incrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum d'intensité du courant de pic. Selon un aspect de l'invention, la valeur prédéterminée de décrément est 25 égale à la valeur prédéterminée d'incrément. Selon un aspect de l'invention, le convertisseur étant en outre configuré pour mesurer la durée écoulée à partir de l'instant de chute et, lorsque la tension de sortie n'a pas franchi le seuil de tension haut prédéterminé au bout d'un seuil de durée prédéterminé dit « de remontée », augmenter la valeur d'amplitude maximale du courant 30 de pic au seuil maximum d'intensité du courant de pic. L'invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un convertisseur tel que présenté précédemment. 6 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. 5 La figure 1 illustre une forme de réalisation du convertisseur selon l'invention. La figure 2 illustre un mode de réalisation procédé selon l'invention. - La figure 3 est un premier exemple de graphique montrant l'évolution de la tension de sortie du convertisseur. 10 La figure 4 est un deuxième exemple de graphique montrant l'évolution de la tension de sortie du convertisseur. La figure 5 est un troisième exemple de graphique montrant l'évolution de la tension de sortie du convertisseur. On a représenté à la figure 1 un exemple de convertisseur 1 selon l'invention. 15 Le convertisseur 1 est destiné à être monté dans un véhicule automobile, par exemple afin de fournir une tension de sortie Vout permettant de contrôler des injecteurs 2 de carburant. Le convertisseur 1 est un convertisseur de tension continu-continu. Dans l'exemple décrit ci-après, mais de manière non limitative, le convertisseur 1 est un convertisseur élévateur (boost) permettant de recharger une 20 capacité dite « intermédiaire » Cint servant à commander un module de pilotage 2 de l'injection de carburant. Le convertisseur 1 transforme une tension d'entrée Vin (courant d'entrée IL) fournie par une alimentation, par exemple la batterie du véhicule, en une tension de sortie Vout appliquée aux bornes de la capacité intermédiaire Cint, les tensions étant mesurées 25 par rapport à une masse M. Le convertisseur 1 est configuré pour faire tendre la tension de sortie Vout vers une valeur cible Vc (en référence aux figures 3 à 5), par exemple de 65 V. Le convertisseur 1 comprend un module de pilotage 10, une bobine à induction 20, un transistor 30 à effet de champ, un premier comparateur de tension 40, un 30 deuxième comparateur de tension 50, un module de détection 60 et une référence de tension 70. La bobine à induction 20 est montée en entrée du circuit de sorte à être chargée quand elle est parcourue par le courant d'entrée IL. Une diode Dl est montée entre la bobine à induction 20 et la borne haute de la capacité intermédiaire Cint qui 35 correspond à la sortie du convertisseur 1 reliée aux injecteurs 2. La diode Dl est passante de la bobine à induction 20 vers la capacité intermédiaire Cint mais bloquante de la 7 capacité intermédiaire Oint vers la bobine à induction 20 afin d'éviter que la capacité intermédiaire Oint ne se décharge dans le convertisseur 1. Le transistor 30 comprend un drain D, une source S et une grille G, ladite grille G étant reliée au module de contrôle 10 afin que ledit module de contrôle 10 5 commande le transistor 30 dans un état passant du courant entre le drain D et la source S ou dans un état bloquant du courant entre le drain D et la source S. La source est reliée à la masse via une résistance de shunt Rs. L'alternance des états passants et bloquants du transistor 30 génère un courant en dents de scie appelé courant de pic 'pic. Le courant de pic 'pic varie entre 0 et 10 une valeur d'amplitude maximale variable. La valeur d'amplitude maximale est bornée inférieurement par un seuil minimum lpic min et supérieurement par un seuil maximum Ipic_max. L'alternance des états passants et bloquants du transistor 30 permet au convertisseur 1 de délivrer une tension de sortie Vout aux bornes d'une capacité dite 15 c REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un convertisseur (1) de tension continu-continu pour le pilotage en courant d'au moins un injecteur (2) de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit convertisseur (1) comprenant un module de contrôle (10) et une bobine à induction (20) reliée à un transistor (30) à effet de champ comprenant un 5 drain (D), une source (S) et une grille (G), ladite grille (G) étant reliée au module de contrôle (10) afin que ledit module de contrôle (10) commande le transistor (30) dans un état passant du courant entre le drain (D) et la source (S) ou dans un état bloquant du courant entre le drain (D) et la source (S), l'alternance des états passants et bloquants du transistor (30) générant un courant en dents de scie appelé courant de pic (Ipic), dont 10 l'intensité varie entre 0 et une valeur d'amplitude maximale variable bornée par un seuil minimum (Ipic min) et un seuil maximum (Ipic max) et qui permet au convertisseur (1) de délivrer une tension de sortie (Vout) aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » (Cint) dont la décharge est commandée par un calculateur via un module de pilotage afin de commander au moins un injecteur (2) de carburant, le 15 convertisseur (1) étant configuré pour faire tendre ladite tension de sortie (Vout) vers une valeur cible, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (El) de détermination d'un instant dit « de récupération » (Ti) auquel la tension de sortie (Vout) franchit un seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé, 20 - une étape (E2) de détermination d'un instant dit « de chute » (T2), correspondant à un début d'injection, auquel la tension de sortie (Vout) diminue en-dessous du seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé, - une étape (E3) de calcul de la durée (ai) écoulée entre l'instant de récupération (Ti) et l'instant de chute (T2), 25 - si la durée (ai) calculée est supérieure à un seuil de durée, dit « cible », (ATO) prédéterminé et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (lpic) est supérieure au seuil minimum (Ipic min), une étape (E4) de diminution de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic), - si la durée (ai) calculée est inférieure audit seuil de durée cible (ATO) et si la 30 valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (lpic) est inférieure au seuil maximum (Ipic_max), une étape (E5) d'augmentation de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (lpic). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil de durée cible (ATO) est compris entre 200 et 500 ps. 13 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la diminution de la valeur de l'amplitude maximale maximum du courant de pic (lpic) est réalisée par décrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum (lpic max) d'intensité du courant de pic (Ipic). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'augmentation de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) est réalisée par incrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum (lpic max) d'intensité du courant de pic (Ipic). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape (E6) de mesure de la durée écoulée à partir de l'instant de chute (T2) et, lorsque la tension de sortie (Vout) n'a pas franchi le seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé au bout d'un seuil de durée prédéterminé dit « de remontée>' (Al2), une étape (E7) d'augmentation de la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (lpic) à son seuil maximum (Ipic_max). 6. Convertisseur (1) de tension continu-continu pour le pilotage en courant d'au moins un injecteur (2) de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit convertisseur (1) comprenant un module de contrôle (10) et une bobine à induction (20) reliée à un transistor (30) à effet de champ comprenant un drain (D), une source (S) et une grille (G), ladite grille (G) étant reliée au module de contrôle (10) afin que ledit module de contrôle (10) commande le transistor (30) dans un état passant du courant entre le drain (D) et la source (S) ou dans un état bloquant du courant entre le drain (D) et la source (S), l'alternance des états passants et bloquants du transistor (30) générant un courant en dents de scie appelé courant de pic (Ipic), dont l'intensité varie entre 0 et une valeur d'amplitude maximale variable bornée par un seuil minimum (lpic min) et un seuil maximum (Ipic_max) et qui permet au convertisseur (1) de délivrer une tension de sortie (Vout) aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » (Cint) dont la décharge est commandée par un calculateur via un module de pilotage afin de commander au moins un injecteur (2) de carburant, le convertisseur (1) étant configuré pour faire tendre ladite tension de sortie (Vout) vers une valeur cible, le convertisseur (1) étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour : - déterminer un instant dit « de récupération » (Il) ) auquel la tension de sortie (Vout) franchit le seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé, - déterminer un instant dit « de chute » (12), correspondant à un début d'injection, auquel la tension de sortie (Vout) diminue en-dessous du seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé, 14 - calculer la durée (AI) écoulée entre l'instant de récupération (T1) et l'instant de chute (12), - si la durée (AT) calculée est supérieure à un seuil de durée, dit « cible >), (ATO) prédéterminé et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) est 5 supérieure au seuil minimum (Ipic_min), diminuer la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic), - si la durée (AI) calculée est inférieure audit seuil de durée cible (ATO) et si la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) est inférieure au seuil maximum (Ipic_max), augmenter la valeur de l'amplitude maximale du courant de 10 pic (Ipic). 7. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le seuil de durée cible (ATO) est compris entre 200 et 500 ps. 8. Convertisseur (1) selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel le convertisseur (1) est configuré pour : 15 - diminuer la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) par décrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil maximum (Ipic max) d'intensité du courant de pic (Ipic), - augmenter la valeur de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) par incrément d'une valeur prédéterminée correspondant à une fraction du seuil 20 maximum (Ipic max) d'intensité du courant de pic (Ipic). 9. Convertisseur (1) selon l'une des 6 à 8, ledit convertisseur (1) étant en outre configuré pour mesurer la durée écoulée à partir de l'instant de chute (T2) et, lorsque la tension de sortie (Vout) n'a pas franchi le seuil de tension haut (VTH high) prédéterminé au bout d'un seuil de durée prédéterminé dit « de remontée » (Al2), augmenter la valeur 25 de l'amplitude maximale du courant de pic (Ipic) au seuil maximum (Ipic max). 10. Véhicule automobile comprenant un convertisseur (1) selon l'une des revendications 6 à 9.