Brevet FR3083931A1 — publié le 20200117

La présente invention concerne le pilotage d'un transistor et plus particulièrement un procédé de contrôle d'un module de pilotage d'un transistor d'un convertisseur de tension continu-continu ainsi qu'un convertisseur de tension continu-continu pour véhicule automobile. 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 65 V, qui permet de recharger une capacité dite intermédiaire connectée en sortie du convertisseur et qui fournit du courant à un module de contrôle permettant, sur commande d'un calculateur, de contrôler les injecteurs de carburant. Ainsi, lorsque le calculateur commande le module de contrôle, ce dernier utilise le 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 d'un interrupteur, notamment d'un transistor, par exemple de type MOS. Lorsque l'interrupteur est fermé (i.e. à l'état passant du courant), la bobine se charge, et lorsque l'interrupteur est ouvert (i.e. à l'état bloqué), 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, dont l'intensité maximum est une valeur comprise entre un seuil maximum fixe et un seuil minimum fixe. L'intensité de ce courant de pic permet à la tension de sortie de remonter plus ou moins vite. Notamment, lorsque l'intensité maximum 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 maximum 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 lorsque la tension de sortie atteint sa valeur cible. Afin de commuter le transistor, le convertisseur comprend un module de pilotage relié à la grille du transistor de manière à le commander en fermeture (état passant du courant entre le drain et la source) ou en ouverture (état bloqué. 2 Dans une solution connue, le module de pilotage comprend une unité logique de commande, un premier interrupteur, connecté d'une part à une alimentation et, d'autre part, à la grille du transistor, et un deuxième interrupteur, connecté d'une part à la grille du transistor et, d'autre part, à une masse (montage de type pushpull). L'unité logique de 5 commande contrôle le premier interrupteur et le deuxième interrupteur de sorte que l'ensemble formé dudit premier interrupteur et dudit deuxième interrupteur commute entre deux configurations. Dans une première configuration, l'unité logique de commande contrôle le premier interrupteur pour qu'il soit dans une position fermée (état passant) et le deuxième 10 interrupteur pour qu'il soit simultanément dans une position ouverte (état bloqué). Cette première configuration est appelée configuration « ON » du module de pilotage. Dans une deuxième configuration, l'unité logique de commande contrôle le premier interrupteur pour qu'il soit dans une position ouverte et le deuxième interrupteur pour qu'il soit simultanément dans une position fermée. Cette deuxième configuration est 15 appelée configuration pour laquelle ils empêchent le courant de circuler. L'unité logique de commande 410 contrôle le premier interrupteur 420 et le deuxième interrupteur 430 de sorte que l'ensemble formé dudit premier interrupteur 420 et dudit deuxième interrupteur 430 commute entre deux configurations. Dans une première configuration, l'unité logique de commande 410 contrôle le 20 premier interrupteur 420 pour qu'il soit dans sa position fermée (état passant du courant) et le deuxième interrupteur 430 pour qu'il soit simultanément dans sa position ouverte (état bloqué). Cette configuration est appelée configuration « ON » du module de pilotage 40. Dans une deuxième configuration, l'unité logique de commande 410 contrôle 25 le premier interrupteur 420 pour qu'il soit dans sa position ouverte et le deuxième interrupteur 430 pour qu'il soit simultanément dans sa position fermée. Cette configuration est appelée configuration « OFF » du module de pilotage 40. L'unité logique de commande 410 reçoit les commandes à appliquer pour réaliser l'une ou l'autre de la première configuration ou de la deuxième configuration du 30 module de pilotage 40. Le module de pilotage 40 est configuré pour mesurer l'intensité du courant lout circulant dans celui du premier interrupteur 420 ou du deuxième interrupteur 430 qui est fermé, c'est-à-dire qui est à l'état passant du courant (selon que le module de pilotage 40 est dans sa première ou dans sa deuxième configuration) à l'aide d'une unité 35 de mesure de courant 440. Dans l'exemple de la figure 1 pour lequel le module de pilotage 40 est dans sa première configuration, le courant lout traversant le premier interrupteur 420 est acheminé jusqu'à la grille G du transistor 30. 8 L'unité de mesure de courant 440 peut comprendre plusieurs capteurs de mesure de courant montés en série avec le premier interrupteur 420 et le deuxième interrupteur 430, ou un unique capteur de courant placé en sortie du module de pilotage 40, c'est-à-dire entre le premier interrupteur 420, le deuxième interrupteur 430 et 5 la grille G du transistor 30 (comme illustré sur la figure 1). Le module de pilotage 40 est configuré pour déterminer la charge électrique Q transportée par ledit courant lout et pour interrompre le fonctionnement du module de pilotage 40 lorsque la charge électrique Q calculée est supérieure à un seuil maximum Qmax prédéterminé de charge électrique. 10 A cette fin, le module de pilotage 40 comprend un circuit intégrateur 450, qui permet de transformer le courant en charge électrique Q transportée par le courant, et un comparateur 460. Dans la forme de réalisation illustrée, le circuit intégrateur 450 comprend un amplificateur et un circuit RC. 15 Une première entrée du comparateur 460 est connectée à la sortie du circuit intégrateur 450 et une deuxième entrée du comparateur 460 est connectée à une référence de tension correspondant au seuil maximum Qmax prédéterminé nécessaire pour charger ou décharger le transistor 30. La sortie du comparateur 460 est connectée à l'unité logique de 20 commande 410 afin de l'informer en cas de dépassement ou non de la quantité de courant transmise par le module de pilotage 40. Un exemple de mise en oeuvre va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Tout d'abord, dans une étape El, l'intensité du courant lout circulant dans 25 celui du premier interrupteur 420 ou du deuxième interrupteur 430 qui est fermé, c'est-à-dire à l'état passant (selon la configuration courante du module de pilotage 40) est mesurée par l'unité de mesure de courant 440 et transmise au circuit intégrateur 450. Le circuit intégrateur 450 transforme la valeur du courant lout reçue en une valeur de charge électrique Q, dans une étape E2, puis fournit cette valeur de charge 30 électrique Q au comparateur 460. Lorsque le comparateur 460 détecte, dans une étape E3, que la valeur de la charge électrique Q déterminée devient supérieure à un seuil maximum Qmax prédéterminé de charge électrique, le comparateur 460 transmet cette information à l'unité logique de commande 410 qui interrompt alors le fonctionnement du module de 35 pilotage 40 dans une étape E4. Ces étapes sont effectuées à chaque mise ON ou OFF du module de pilotage 40. 9 Le procédé selon l'invention permet de stopper le fonctionnement du module de pilotage avant qu'il n'atteigne ses limites de fonctionnement en courant et en température, évitant ainsi de l'endommager. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un module de pilotage d'un transistor d'un convertisseur de tension continu-continu permettant le contrôle 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 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 bloqué, l'alternance des états passants et bloqués du transistor (30) générant un courant en dents de scie appelé courant de pic (Ipic) 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) comprenant en outre un module de pilotage (40) connecté entre le module de contrôle (10) et le transistor (30) et qui est adapté pour recevoir une tension d'alimentation, ledit module de pilotage (40) comprenant une unité logique de commande (410), un premier interrupteur (420) bi-position, connecté d'une part à une alimentation et, d'autre part, à la grille (G) du transistor (30), et un deuxième interrupteur (430) bi-position, connecté d'une part à la grille (G) du transistor (30) et, d'autre part, à une masse (M), ledit premier interrupteur (420) et ledit deuxième interrupteur (430) étant configurés pour être chacun simultanément dans un état, passant ou bloqué, différent, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (El) de mesure de l'intensité du courant (lout) circulant dans celui du premier interrupteur (420) ou du deuxième interrupteur (430) qui est à l'état passant, - une étape (E2) de détermination de la charge électrique (Q) transportée par ledit courant (lout), et - une étape (E4) d'interruption du fonctionnement du module de pilotage (40) lorsque la charge électrique (Q) déterminée est supérieure (E3) à un seuil maximum (Qmax) prédéterminé de charge électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur du seuil maximum (Qmax) prédéterminé de charge électrique est comprise entre 100 et 200 nC. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détermination de la charge électrique (Q) transportée par le courant (lout) est réalisée à l'aide d'un circuit intégrateur (450). 11 4. Module de pilotage (40) d'un transistor (30) d'un convertisseur (1) de tension continu-continu permettant le contrôle 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 reliée à un transistor (30) à effet de champ 5 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 entre le drain (D) et la source (S) ou dans un état bloqué entre le drain (D) et la source (S), l'alternance des états passants et bloqués du transistor (30) générant un courant en dents de scie appelé courant de pic qui permet au 10 convertisseur (1) de délivrer une tension de sortie (Vout) aux bornes d'une capacité dite « intermédiaire » (Oint) dont la décharge est commandée par un calculateur via un module de pilotage afin de commander au moins un injecteur (2) de carburant, ledit module de pilotage (40) étant connecté entre le module de contrôle (10) et le transistor (30) et étant adapté pour recevoir une tension d'alimentation, le module de 15 pilotage (40) comprenant une unité logique de commande (410), un premier interrupteur (420) bi-position, connecté d'une part à une alimentation et d'autre part à la grille du transistor (30) et un deuxième interrupteur (430) bi-position, connecté d'une part à la grille du transistor (30) et, d'autre part, à une masse (M), ledit premier interrupteur (420) et ledit deuxième interrupteur (430) étant configurés pour être chacun 20 simultanément dans un état, passant ou bloqué, différent, le module de pilotage (40) étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour : - mesurer l'intensité du courant (lout) circulant dans celui du premier interrupteur (420) ou du deuxième interrupteur (430) qui est à l'état passant, - déterminer la charge électrique (Q) transportée par ledit courant (lout), et 25 - interrompre le fonctionnement dudit module de pilotage (40) lorsque la charge électrique (Q) déterminée est supérieure à un seuil maximum (Qmax) prédéterminé de charge électrique. 5. Module de pilotage (40) selon la revendication précédente, comprenant un circuit intégrateur (450) permettant de déterminer la charge électrique (Q) transportée par 30 le courant. 6. Module de pilotage (40) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit intégrateur (450) comprend une capacité et un amplificateur opérationnel comportant une première entrée, une deuxième entrée et une sortie, la première entrée étant reliée à la mesure du courant traversant les interrupteurs lors de leurs états 12 passants, la deuxième entrée étant reliée à une borne de la capacité et la sortie de l'amplificateur opérationnel étant reliée à l'autre borne de la capacité. 7. Module de pilotage (40) selon la revendication 5, dans lequel le circuit intégrateur (450) comprend une résistance connectée en parallèle avec une capacité. 5 8. Module de pilotage (40) selon l'une des revendications 5 à 7, comprenant en outre un comparateur (460) connecté entre la sortie du circuit intégrateur (450) et l'unité logique de commande (410). 9. Module de pilotage (40) selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel la valeur du seuil maximum de ce comparateur et le seuil prédéterminé de charge électrique /0 est comprise entre 100 et 200 nC. 10. Véhicule automobile comprenant un convertisseur (1) selon l'une des revendications 4 à 9.