Brevet FR3087493A1 — publié le 20200424

Procédé de contrôle d'un convertisseur de tension continu-continu pour le pilotage d'un injecteur de carburant L'invention se rapporte au domaine du contrôle de l'injection de carburant et concerne plus particulièrement un procédé de contrôle d'un convertisseur de tension continu-continu pour le pilotage d'un injecteur de carburant, ainsi qu'un calculateur mettant en oeuvre ce procédé et un véhicule comprenant un tel calculateur. Dans un véhicule automobile à moteur thermique, il est connu d'utiliser un convertisseur de tension continu-continu, également connu sous le nom de DCDC, 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 60 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 courant fourni par la capacité intermédiaire pour piloter les injecteurs de carburant. Ce 15 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 d'un interrupteur, notamment d'un transistor, par exemple de type MOS. Lorsque 20 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. 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 25 l'entrée du convertisseur, par exemple de type « PID » ou « Bang Bang », bien connus de l'homme du métier. La régulation de type Bang Bang consiste à mesurer la tension de sortie et à commander le transistor pour que la bobine transmette un courant d'intensité maximale lorsqu'il est nécessaire d'augmenter la tension de sortie du convertisseur rapidement jusqu'à sa valeur cible et à commander l'arrêt du courant lorsque la tension de sortie du 30 convertisseur mesurée est égale à sa valeur cible. Cependant, une telle régulation présente des inconvénients. En effet, comme illustré sur la figure 1, la puissance P du convertisseur, autrement dit sa capacité à augmenter sa tension de sortie, varie selon la tension Vbai fournie par la batterie du véhicule. Or, cette tension varie selon le niveau de charge de la batterie notamment. Aussi, lorsque 2 la tension Vbat fournie par la batterie est faible, la puissance P du convertisseur est inférieure à la puissance minimale Pmm assurant un fonctionnement optimal du convertisseur. Le convertisseur ne peut alors pas charger la capacité intermédiaire de manière optimale, ce qui représente un inconvénient majeur. De plus, lorsque la tension Vbat fournie par la batterie 5 est suffisante, la puissance P du convertisseur est bien supérieure à la puissance minimale Le convertisseur est alors surdimensionné, ce qui cause une baisse de son rendement et représente un autre inconvénient. Il existe donc le besoin d'une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients. 10 A cette fin, l'invention a pour objet un procédé de contrôle d'un convertisseur de tension continu-continu pour le pilotage en courant d'au moins un injecteur de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit convertisseur comprenant une bobine à induction reliée, d'une part, à une batterie du véhicule configurée pour alimenter ladite bobine en courant, et, d'autre part, à un interrupteur commandé alternativement dans un état passant du courant dans la bobine ou dans un état bloquant du courant dans la bobine, l'alternance des états passants et bloquants de l'interrupteur permettant au convertisseur de délivrer une tension de sortie aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » dont la décharge est commandée par un module de contrôle afin de commander au moins un injecteur de carburant, le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend : - une étape de mesure de la valeur de la tension délivrée par la batterie, - une étape de détermination d'une valeur seuil du courant traversant la bobine à partir de la valeur mesurée de la tension et d'une courbe prédéterminée du courant en fonction de la tension, et - une étape de commande de l'ouverture de l'interrupteur lorsque le courant 25 traversant la bobine atteint la valeur seuil du courant déterminée afin de régler la puissance du convertisseur. Grâce à l'invention, la puissance du convertisseur est réglée grâce à la détermination de la valeur seuil du courant à partir de la tension délivrée par la batterie. Ainsi, la variation de la tension est compensée par la variation de la valeur seuil du courant 30 afin que la puissance du convertisseur reste stable. De préférence, la puissance du convertisseur étant définie par la valeur seuil du courant traversant la bobine et par la valeur de la tension du courant délivré par la batterie, la puissance est réglée autour d'une valeur prédéterminée, de préférence de l'ordre de 40 Watts. Ainsi, la puissance du convertisseur reste stable et permet un 35 fonctionnement optimal de la commande des injecteurs. 3 Avantageusement, l'étape de mesure de la valeur de la tension de batterie est réalisée avant le démarrage du convertisseur de tension continu-continu. Ainsi, le nombre de mesure de la valeur de la tension est limité. De préférence, le procédé comprend une étape préliminaire de détermination 5 de la courbe d'évolution de la valeur seuil du courant en fonction de la valeur de la tension du courant délivré par la batterie. Avantageusement, la courbe est déterminée par simulation ou par mesure en laboratoire. Ainsi, la courbe est réalisée pour le convertisseur afin d'optimiser le réglage de la puissance du convertisseur. 10 De préférence, ladite courbe déterminée est stockée dans une zone mémoire d'un calculateur du véhicule. L'invention vise en outre un calculateur de contrôle destiné à être monté dans un véhicule automobile à moteur thermique, ledit moteur comprenant au moins un injecteur de carburant, ledit calculateur comprenant un convertisseur de tension continu-continu pour 15 le pilotage en courant dudit au moins un injecteur de carburant, ledit convertisseur comprenant une bobine à induction reliée, d'une part, à une batterie du véhicule configurée pour alimenter ladite bobine en courant, et, d'autre part, à un interrupteur commandé alternativement dans un état passant du courant dans la bobine ou dans un état bloquant du courant dans la bobine, l'alternance des états passants et bloquants de l'interrupteur 20 permettant au convertisseur de délivrer une tension de sortie aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » dont la décharge est commandée par un module de contrôle afin de commander au moins un injecteur de carburant, le calculateur étant remarquable en ce qu'il est configuré pour mesurer la valeur de la tension délivrée par la batterie, pour déterminer une valeur seuil du courant traversant la bobine à partir de la valeur mesurée de la tension et d'une courbe prédéterminée du courant en fonction de la tension, et commander l'ouverture de l'interrupteur lorsque le courant traversant la bobine atteint la valeur seuil du courant déterminée afin de régler la puissance du convertisseur. De préférence, le calculateur est configuré pour mesurer la valeur de la tension avant le démarrage du convertisseur de tension continu-continu. De préférence encore, le calculateur comprenant au moins une zone mémoire dans laquelle est stockée une courbe prédéterminée du courant traversant la bobine en fonction de la tension délivrée par la batterie. L'invention concerne en outre un véhicule automobile à moteur thermique, ledit moteur comprenant au moins un injecteur de carburant, le véhicule comprenant au moins 35 un calculateur, tel que décrit précédemment, de contrôle dudit au moins un injecteur de carburant. 4 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 schématiquement une courbe montrant l'évolution de la puissance d'un convertisseur selon l'art antérieur (présenté précédemment). La figure 2 illustre schématiquement une forme de réalisation d'un calculateur selon l'invention d'un véhicule. La figure 3 illustre schématiquement une courbe montrant l'évolution du courant 10 de commande de la bobine du calculateur de la figure 2 en fonction de la tension fournie par la batterie du véhicule. La figure 4 illustre schématiquement une forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'invention sera présentée ci-après en vue d'une mise en oeuvre dans un 15 véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier pour tout véhicule est également visée par la présente invention. Le calculateur selon l'invention est un calculateur de contrôle destiné à être monté dans un véhicule automobile à moteur thermique afin de contrôler l'injection de carburant dans les cylindres dudit moteur. 20 Comme illustré sur la figure 2, le véhicule comprend une batterie 2, servant à alimenter des équipements (non représentés) du véhicule, un moteur (non représenté mais connu en soi) et un calculateur 1 de contrôle dudit moteur. La batterie 2 est une batterie d'alimentation en énergie électrique embarquée dans le véhicule afin d'alimenter des équipements électriques dudit véhicule. La batterie 2 25 délivre par exemple une tension continue dont la valeur peut être comprise entre 6 et 24 V et qui est de préférence de l'ordre de 12 V. Le moteur est un moteur thermique comprenant une pluralité de cylindres sur chacun desquels est monté au moins un injecteur de carburant. Un injecteur est configuré pour être commandé afin d'injecter du carburant dans un cylindre. 30 Le calculateur 1 est configuré pour commander l'injection de carburant par les injecteurs. Un tel calculateur 1 est un calculateur de contrôle du moteur, communément appelé Unité de Contrôle Electronique ou ECU (Electronic Control Unit en langue anglaise). Toujours en référence à la figure 2, le calculateur 1 comprend un microcontrôleur 10, un convertisseur 20 de tension continu-continu et un module de 35 contrôle 30 des injecteurs. Le calculateur 1 comprend une capacité C, également désignée capacité intermédiaire, placée entre le convertisseur 20 et le module de contrôle 30. 5 Le convertisseur 20 est configuré pour convertir la tension Vbat continue délivrée par la batterie 2 en une tension de sortie Vs continue de valeur supérieure, par exemple de l'ordre de 60 V, délivrée au module de contrôle 30 des injecteurs. La tension de sortie Vs permet de fournir au module de contrôle 30 un courant dont l'intensité est suffisamment 5 élevée pour piloter les injecteurs et recharger la capacité C entre deux injections. Le convertisseur 20 comprend une bobine 21, un interrupteur 22 de commande de la charge de la bobine 21 et un comparateur 23. La bobine 21 est configurée pour être chargée avec le courant fourni par la batterie 2. L'interrupteur 22 permet cycliquement de charger ou d'interrompre la circulation 10 du courant de charge de la bobine 21 qui permet de délivrer la tension de sortie Vs du convertisseur 20 dont la valeur est supérieure à la tension Vbat fournie par la batterie 2 en entrée du convertisseur 20. L'interrupteur 22 peut également se présenter sous la forme d'un transistor, par exemple de type MOS. Lorsque l'interrupteur 22 est fermé, la bobine 21 se charge et lorsque l'interrupteur 22 est ouvert, l'énergie stockée dans la bobine 21 est 15 transmise sous la forme d'un courant à la capacité C afin de la recharger. La bobine 21 est configurée pour se charger jusqu'à ce que la valeur du courant la traversant atteigne une valeur seuil, désigné Ipeak. Autrement dit, l'ouverture de l'interrupteur 22 est commandée lorsque la valeur du courant traversant la bobine 21 atteint la valeur seuil lpeak. 20 Dans ce but, le comparateur 23 est configuré pour comparer la valeur du courant traversant la bobine 21 à la valeur seuil Ipeak. Le module de contrôle 30 (communément connu sous le nom de « driver ») est configuré pour piloter l'ouverture des injecteurs de carburant à partir d'un courant dit « de commande d'injecteur » délivré par le convertisseur 20. 25 Le module de contrôle 30 est configuré pour vider la capacité C afin de commander l'ouverture d'un injecteur. Le fonctionnement d'un tel module de contrôle 30 étant connu, il ne sera pas décrit plus en détail. Le microcontrôleur 10 est configuré pour commander l'interrupteur 22 du convertisseur 20. 30 Le microcontrôleur 10 comprend une zone mémoire dans laquelle est enregistrée une courbe d'évolution de la valeur seuil du courant I peak en fonction de la valeur de la tension Vbai du courant délivré par la batterie 2, illustrée sur la figure 3. Cette courbe est déterminée préalablement comme cela sera décrit par la suite. Le microcontrôleur 10 est configuré pour mesurer la valeur de la tension Vbat du 35 courant délivré par la batterie 2. Une telle mesure peut notamment être réalisée, par exemple, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique 110 (figure 2) de manière connue en soi, avant le démarrage du convertisseur 20, mais elle peut également 6 être réalisée de manière périodique durant le fonctionnement du moteur afin de détecter une baisse de la tension Vbai délivrée par la batterie 2. Le microcontrôleur 10 est en outre configuré pour déterminer une valeur seuil du courant 1'ak à partir de la valeur de la tension Vbai mesurée et de la courbe 5 prédéterminée. Enfin, le microcontrôleur 10 est configuré pour commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 22 en fonction de la valeur seuil du courant lp'k déterminée. Dans ce but, le microcontrôleur 10 reçoit du comparateur 23 une information relative à la valeur du courant traversant la bobine 21 lorsque l'interrupteur 22 est fermé. Lorsque le 10 comparateur détecte que la valeur du courant atteint la valeur seuil du courant Ieak microcontrôleur 10 commande l'ouverture de l'interrupteur 21. Ceci permet d'augmenter ou de le tr u de diminuer la puissance du convertisseur 20 afin que cette dernière soit constante, malgré les variations de la tension Veat fournie par la batterie 2. Il va maintenant être décrit une forme de mise en oeuvre du procédé de contrôle 15 du convertisseur 20 selon l'invention en référence à la figure 4. Lors d'une étape E0 préliminaire, la courbe d'évolution de la valeur seuil du courant Ipeak en fonction de la valeur de la tension Vbai du courant délivré par la batterie 2 est déterminée. La courbe ainsi déterminée est alors enregistrée dans la zone mémoire du microcontrôleur 10. 20 Cette étape préliminaire E0 est réalisée lors de la conception du convertisseur 20 ou en usine, notamment par simulation ou sur banc d'essai (mesures en laboratoire). La courbe d'évolution ainsi déterminée est propre à un convertisseur 20 et dépend ainsi des éléments d'un tel convertisseur 20. Plus précisément, chaque courbe d'évolution est différente et non linéaire d'un convertisseur 20 à un autre car chaque convertisseur 20 a 25 des puissances de fonctionnement différentes en fonction de la gamme de fonction de la tension de batterie. Aussi, une courbe peut ainsi être déterminée pour chaque convertisseur 20. Lors de l'utilisation du véhicule, notamment avant le démarrage du convertisseur 20, la valeur de la tension Veat du courant délivré par la batterie 2 est mesurée 30 lors d'une étape E1. Cette mesure est alors transmise au microcontrôleur 10 qui détermine alors, par lecture sur la courbe d'évolution, la valeur seuil du courant Ipeak associée à la valeur mesurée de la tension Vbai dans une étape E2. Pendant le fonctionnement du moteur, le courant traversant la bobine 21 est alors mesurée et comparée, par le comparateur 23, à la valeur seuil du courant Ipeak. Lorsque le courant mesuré atteint la valeur seuil du courant I peak, le microcontrôleur 10 commande, lors d'une étape E3, l'ouverture de l'interrupteur 22. Ceci 7 permet d'adapter REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un convertisseur (20) de tension continu-continu pour le pilotage en courant d'au moins un injecteur de carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit convertisseur (20) comprenant une bobine (21) à induction reliée, d'une part, à une batterie (2) du véhicule configurée pour alimenter ladite bobine (21) en courant, 5 et, d'autre part, à un interrupteur (22) commandé alternativement dans un état passant du courant dans la bobine (21) ou dans un état bloquant du courant dans la bobine (21), l'alternance des états passants et bloquants de l'interrupteur (22) permettant au convertisseur (20) de délivrer une tension de sortie (Vs) aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » (C) dont la décharge est commandée par un module de contrôle (30) afin 10 de commander au moins un injecteur de carburant, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (El) de mesure de la valeur de la tension (Vbat) délivrée par la batterie (2), - une étape (E2) de détermination d'une valeur seuil du courant (Ipeak) 1 traversant la 15 bobine (21) à partir de la valeur mesurée de la tension (Vbat) et d'une courbe prédéterminée du courant en fonction de la tension, et - une étape (E3) de commande de l'ouverture de l'interrupteur (22) lorsque le courant traversant la bobine (21) atteint la valeur seuil du courant (I Peak) déterminée. peak, 20 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la puissance (P) du convertisseur (20) étant définie par la valeur seuil du courant (Ipeak) traversant la bobine (21) et par la valeur de la tension (Vbat) du courant délivré par la batterie (2), la puissance (P) est réglée autour d'une valeur prédéterminée, de préférence de l'ordre de 40 Watt. 25 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'étape (El) de mesure de la valeur de la tension (Vbat) de batterie (2) est réalisée avant le démarrage du convertisseur (20) de tension continu-continu. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une 30 étape (E0) préliminaire de détermination de la courbe d'évolution de la valeur seuil du courant (Ipeak) en fonction de la valeur de la tension (Vbat) du courant délivré par la batterie (2). 5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la courbe est 35 déterminée par simulation ou par mesure en laboratoire. 9 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel ladite courbe déterminée est stockée dans une zone mémoire d'un calculateur (1) du véhicule. 7. Calculateur (1) de contrôle destiné à être monté dans un véhicule automobile à moteur thermique, ledit moteur comprenant au moins un injecteur de carburant, ledit calculateur (1) comprenant un convertisseur (20) de tension continu-continu pour le pilotage en courant dudit au moins un injecteur de carburant, ledit convertisseur (20) comprenant une bobine (21) à induction reliée, d'une part, à une batterie (2) du véhicule configurée pour alimenter ladite bobine (21) en courant, et, d'autre part, à un interrupteur (22) commandé alternativement dans un état passant du courant dans la bobine (21) ou dans un état bloquant du courant dans la bobine (21), l'alternance des états passants et bloquants de l'interrupteur (22) permettant au convertisseur (20) de délivrer une tension de sortie (Vs) aux bornes d'une capacité (C) dite « intermédiaire » dont la décharge est commandée par un module de contrôle (30) afin de commander au moins un injecteur de carburant, le calculateur (1) étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour mesurer la valeur de la tension (Vbal) délivrée par la batterie (2), pour déterminer une valeur seuil du courant (Ipeak) traversant la bobine (21) à partir de la valeur mesurée de la tension (Vbat) et d'une courbe prédéterminée du courant en fonction de la tension, et commander l'ouverture de l'interrupteur (22) lorsque le courant traversant la bobine (21) atteint la valeur seuil du courant (Ipeak) déterminée. 8. Calculateur (1) selon la revendication précédente, ledit calculateur (1) étant configuré pour mesurer la valeur de la tension (Vbat) avant le démarrage du convertisseur 25 (20) de tension continu-continu. 9. Calculateur (1) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, ledit calculateur (1) comprenant au moins une zone mémoire dans laquelle est stockée une courbe prédéterminée du courant (I Peak) traversant la bobine (21) en fonction de la tension peak, 30 délivrée par la batterie (2). 10. Véhicule automobile à moteur thermique, ledit moteur comprenant au moins un injecteur de carburant, le véhicule comprenant au moins un calculateur (1) de contrôle dudit au moins un injecteur de carburant selon l'une des revendications 7 à 9. 35