Brevet FR3164533A1 — publié le 20260116

L’invention porte sur un système électrique (1) comprenant une unité de commande électronique (2) comportant au moins un interrupteur (5) ayant une sortie connectée d’une part à une charge (3) et d’autre part à une source de courant (10), l’unité de commande (2) étant configurée pour activer et désactiver l’interrupteur (5) et pour établir un diagnostic de charge ouverte par mesure de tension en sortie de l’interrupteur (5) après une désactivation de l’interrupteur (5). L’invention concerne également un véhicule automobile qui comprend un tel système électrique (1). Figure pour l’abrégé : Figure 2. Diagnostic de charge ouverte par un système électrique comprenant une unité de commande électronique connectée à une charge qui comporte un condensateur La présente description concerne le domaine des systèmes électriques, notamment ceux qui sont embarqués à bord des véhicules automobiles. Elle porte en particulier sur un système électrique comprenant une unité de commande électronique comportant au moins un interrupteur ayant une sortie connectée d’une part à une charge et d’autre part à une source de courant. Elle concerne également un véhicule automobile comprenant un tel système électrique. État de la technique Une unité de commande électronique destinée au contrôle d’une charge, par exemple un actuateur d’un véhicule automobile, doit être capable de vérifier ses sorties afin de détecter d’éventuels dysfonctionnements (e.g. charge ouverte). Divers moyens existent pour cela, notamment des circuits de sortie intégrés qui sont configurés pour réaliser une mesure de tension en sortie de l’interrupteur de l’unité de commande électronique (i.e. interrupteur côté bas, plus connu sous l’acronyme LSD, de l’anglais Low Side Driver, ou interrupteur côté haut, plus connu sous l’acronyme HSD, de l’anglais High Side Driver) au terme d’un intervalle de temps court (e.g. 100μs) après sa désactivation, et ce afin de pouvoir rapidement diagnostiquer une panne. La valeur de tension mesurée est comparée à une valeur seuil pré-établie (e.g. 2,2V), et un diagnostic de charge ouverte est établi si la valeur mesurée est supérieure à la valeur seuil. Or, cette manière de procéder permet de diagnostiquer efficacement et rapidement une charge ouverte lorsque l’unité de commande électronique est connectée à une charge qui ne contient que des bobines et des résistances. Cependant, cette méthode de diagnostic ne fonctionne plus lorsque la charge intègre en entrée un condensateur, ce qui est le cas de certains des actuateurs modernes qui intègrent un tel composant, notamment afin d’atténuer les effets des décharges électrostatiques. En effet, un condensateur se décharge relativement lentement, et si l’on mesure la tension en sortie de l’interrupteur après un intervalle de temps court qui suit sa désactivation, on obtient une valeur de tension qui reste supérieure à la valeur seuil, ce qui a pour conséquence d’engendrer un diagnostic erroné. Cette problématique est illustrée au moyen du graphique représenté sur la FIG. 1 . Comme on le voit, du fait de la décharge lente du condensateur de la charge, la tension mesurée en sortie de l’interrupteur de l’unité de commande électronique après un intervalle de temps court (100μs) qui suit la désactivation de l’interrupteur est supérieure à la valeur seuil (Vs), ce qui engendre un diagnostic de charge ouverte erroné. Résumé La présente description vise à pallier au moins en partie cet inconvénient. Elle a en particulier pour but de procurer une solution pour qu’une unité de commande électronique connectée à une charge qui intègre un condensateur puisse diagnostiquer rapidement une charge ouverte, et ce tout en minimisant le coût de mise en œuvre d’une telle solution. Selon un premier aspect, un système électrique est décrit qui comprend une unité de commande électronique comportant au moins un interrupteur ayant une sortie connectée à une charge. L’unité de commande est configurée pour activer et désactiver l’interrupteur et pour établir un diagnostic de charge ouverte par mesure de tension en sortie de l’interrupteur après une désactivation de l’interrupteur. L’impédance d’entrée de la charge est un condensateur. L’interrupteur est connecté en entrée en série avec une bobine. Et l’unité de commande électronique est configurée pour : après une désactivation de l’interrupteur, lui appliquer une commande de diagnostic sous forme d’une modulation de largeur d’impulsion de faible rapport cyclique, comportant plusieurs impulsions, de façon à décharger le condensateur sur la durée de la commande de diagnostic; établir le diagnostic de charge ouverte après la dernière impulsion de la commande de diagnostic. Selon une variante, le rapport cyclique peut être compris entre 5% et 15%. Selon une autre variante, le rapport cyclique peut être égal à 10%. Selon encore une autre variante, la commande de diagnostic peut comporter un nombre d’impulsions et la bobine peut avoir une valeur d’inductance, ledit nombre et ladite valeur étant prédéfinis en fonction de la capacité du condensateur. Selon encore une autre variante, la tension sur la charge présentant un temps de montée lorsque l’interrupteur est activé par une commande d’activation, et le condensateur étant susceptible de se recharger pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic, le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic et la valeur inductive de la bobine peuvent être optimisés en tenant compte d’une ou plusieurs contraintes parmi les contraintes suivantes : minimiser la recharge du condensateur pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic ; minimiser le temps de montée de la tension sur la charge lors de la commande d’activation de l’interrupteur ; minimiser le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic. Selon encore une autre variante, la commande de diagnostic peut comporter entre 5 et 15 impulsions. Selon encore une autre variante, la commande de diagnostic peut comporter 10 impulsions. Selon encore une autre variante, l’interrupteur peut être un interrupteur côté haut et la charge peut être montée entre la sortie de l’interrupteur et un point bas de référence de tension, ou l’interrupteur peut être un interrupteur côté bas et la charge peut être montée entre la sortie de l’interrupteur et un point haut de référence de tension. Selon encore une autre variante, l’inductance de la bobine peut être comprise entre 1 et 50mH. Selon un deuxième aspect, un véhicule automobile est décrit qui comprend un système électrique tel que défini ci-dessus. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des figures annexées, dans lesquelles : FIG. 1 est un graphique qui illustre la problématique de diagnostic de charge ouverte avec une méthode selon l’art antérieur ; FIG. 2 est un schéma d’un exemple de réalisation d’un système électrique selon la présente description ; et FIG. 3 est un graphique qui illustre un diagnostic de charge ouverte réalisé par un système électrique selon la présente description. Description détaillée Sur la FIG. 2 est illustré schématiquement un exemple de réalisation d’un système électrique 1 selon la présente description. Celui-ci comporte classiquement une unité de commande électronique 2, référencée ci-dessous par l’acronyme UCE, qui est connectée à une charge 3, par exemple un actuateur d’un véhicule automobile, et ce au moyen d’au moins un câble 4. De manière conventionnelle, l’UCE 2 comporte au moins un interrupteur 5, qui peut être, comme dans l’exemple illustré, un interrupteur côté haut, plus connu sous l’acronyme HSD conformément à la terminologie anglaise « High Side Driver », ou un interrupteur côté bas, plus connu sous l’acronyme LSD conformément à la terminologie anglaise « Low Side Driver ». L’UCE 2 est ainsi configurée pour activer et désactiver l’interrupteur 5 au moyen d’un signal ON/OFF ou, de manière avantageuse, au moyen d’un signal de modulation de largeur d’impulsion, aussi connu sous l’acronyme PWM conformément à la terminologie anglaise « Pulse Width Modulation ». En outre, comme cela sera présenté en détail plus bas, l’UCE 2 du système électrique 1 selon la présente description est configurée pour établir un diagnostic de charge ouverte par mesure de tension en sortie de l’interrupteur 5. De façon classique, la sortie de l’interrupteur 5 est connectée à la masse par un condensateur de sortie 9 de faible valeur, par exemple quelques nanofarads, notamment pour atténuer les effets de décharge électrostatique. Une source de courant 10 est également connectée entre la sortie de l’interrupteur 5 et la masse. Son rôle est de décharger le condensateur de sortie 9 lorsque l’interrupteur 5 est ouvert, en tirant le courant vers la masse. La taille de la source de courant 10 est adaptée à celle du condensateur 9. Selon la présente description, l’impédance d’entrée de la charge 3 est un condensateur 6, qui est utilisé, notamment, pour atténuer les effets des décharges électrostatiques. Lorsque l’interrupteur 5 de l’UCE 2 est un interrupteur côté haut, comme c’est le cas dans l’exemple illustré, la charge 3 est montée entre la sortie de l’interrupteur 5 et un point bas de référence de tension. Au contraire, lorsque l’interrupteur 5 de l’UCE 2 est un interrupteur côté bas, la charge 3 est montée entre la sortie de l’interrupteur 5 et un point haut de référence de tension. La capacité du condensateur de charge 6 est en général beaucoup plus importante que celle du condensateur de sortie 9 (dans un exemple de réalisation non limitatif, la capacité du condensateur de sortie 9 peut être de 10nF et la capacité du condensateur de charge 6 de 110nF). Il en résulte que la source de courant 10 n’est pas dimensionnée pour décharger rapidement le condensateur de charge 6. Ainsi, selon l’art antérieur, après désactivation de l’interrupteur 5, la décharge du condensateur de charge 6 s’opère lentement par les résistances de la charge 3. De manière avantageuse, l’UCE 2 intègre une bobine 7 connectée en série en entrée de l’interrupteur 5 et, en parallèle, avec une diode 8, aussi connue sous la terminologie diode de roue libre bien connue de l’homme du métier. Comme on le verra plus bas, la bobine 7 permet avantageusement de limiter la recharge du condensateur 6 de la charge 3 lorsqu’une commande particulière est appliquée à l’interrupteur 5, en particulier une commande de diagnostic sous forme d’une modulation de largeur d’impulsion qui, selon la présente description, est appliquée par l’UCE 2 à l’interrupteur 5 après sa désactivation, et ce de façon à décharger le condensateur 6 sur la durée de la commande de diagnostic. En effet, l’UCE 2 du système électrique 1 selon la présente description est avantageusement configurée pour, après une désactivation de l’interrupteur 5, lui appliquer une commande de diagnostic sous forme d’une modulation de largeur d’impulsion de faible rapport cyclique, comportant plusieurs impulsions, de façon à décharger le condensateur de charge 6 sur la durée de la commande de diagnostic, et pour établir le diagnostic de charge ouverte après la dernière impulsion de la commande de diagnostic. Grâce au signal de modulation de largeur d’impulsion, on maximise ainsi avantageusement la rapidité de la décharge du condensateur de charge 6. En effet, lorsqu’un condensateur reçoit un signal PWM, il subit des cycles répétés de charge et de décharge en fonction des états ON et OFF du signal PWM. Pendant les périodes ON (ou hautes), le condensateur se charge. Pendant les périodes OFF (ou basses) le condensateur se décharge à travers le circuit. A chaque impulsion du signal PWM de commande de diagnostic, la source de courant 10 tire du courant vers la masse ce qui décharge les condensateurs 9 et 6. Comme expliqué plus haut, la source de courant n’est pas dimensionnée pour décharger le condensateur 6. L’application de plusieurs impulsions a pour effet de répéter le phénomène de décharge par la source de courant 10 et permet ainsi de réduire le temps de décharge du condensateur de charge 6. Par ailleurs, l’utilisation d’un rapport cyclique faible permet de maximiser le temps OFF du signal de commande de diagnostic de sorte que le condensateur passe plus de temps à se décharger et que la décharge soit plus rapide. Selon la présente description, le rapport cyclique est préférentiellement compris entre 5% et 15%, par exemple égal à 10%. Par ailleurs, le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic et la valeur d’inductance de la bobine 7 sont prédéfinis en fonction de la capacité du condensateur 6 de la charge 3. Par exemple, la bobine 7 a une valeur d’inductance préférentiellement comprise entre 1 et 50mH. Et le nombre d’impulsions est égal à 10. Plus spécifiquement, la tension sur la charge 3 présente un temps de montée lorsque l’interrupteur 5 est activé par une commande d’activation, et le condensateur 6 est susceptible de se recharger pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic. Le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic et la valeur inductive de la bobine 7 sont optimisés en tenant compte d’une ou plusieurs contraintes parmi les contraintes suivantes : minimiser la recharge du condensateur 6 pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic, minimiser le temps de montée de la tension sur la charge 3 lors de la commande d’activation de l’interrupteur 5 et/ou minimiser le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic. De manière préférentielle, la commande de diagnostic qui est appliquée par l’UCE 2 comporte ainsi entre 5 et 15 impulsions, par exemple 10 impulsions. On a représenté sur la FIG. 3 un graphique qui illustre la réalisation d’un diagnostic de charge ouverte par l’UCE 2 du système électrique 1 selon la présente description. Selon l’exemple illustré, l’interrupteur 5 est désactivé à l’instant t d . A partir de cet instant, L’UCE 2 lui applique une commande de diagnostic sous forme de modulation de largeur d’impulsion de faible rapport cyclique, par exemple 10%, en répétant ainsi de manière périodique plusieurs impulsions. La décharge du condensateur 6 intervient alors de telle manière qu’il est possible de mesurer la tension en sortie de l’interrupteur 5 après la dixième impulsion, à l’instant t m , et d’obtenir à cet instant une valeur de tension qui, lorsque la charge est correctement connectée, est inférieure à la valeur seuil Vs, qui est par exemple fixée à 2,2V. C’est à cet instant que L’UCE 2 peut donc établir le diagnostic de charge ouverte, en concluant dans le cas illustré que la charge 3 est correctement connectée puisque la tension mesurée est inférieure à la valeur seuil Vs. On note que la tension mesurée en sortie de l’interrupteur 5 remonte logiquement lors de chaque activation de l’interrupteur 5. C’est en effet le condensateur 6 de la charge 3 qui se recharge lors des périodes hautes du signal PWM. Cependant, ces recharges du condensateur 6 sont avantageusement limitées grâce à la bobine 7 qui est montée en série avec l’interrupteur 5. En effet, celle-ci ralentit le courant qui la traverse, ce qui a pour conséquence de ralentir la charge du condensateur 6 et de pouvoir atteindre la valeur seuil Vs au terme d’un intervalle de temps d’une durée qui reste très faible, de l’ordre de 200μs. Dans la pratique, on souhaite que l’UCE 2 puisse établir un diagnostic de charge ouverte aussi rapidement que possible, autrement dit on va chercher à obtenir un nombre d’impulsions aussi faible que possible pour permettre la descente de tension en deçà de la valeur seuil Vs. Pour cela, on va tenir compte du fait que plus l’inductance de la bobine 7 est élevée, plus la montée en tension va être retardée. En outre, on va aussi tenir compte de la valeur de capacité du condensateur 6, qui contraint également le nombre d’impulsions à réaliser. De même, on va tenir compte du fait que la valeur du rapport cyclique contraint la valeur de l’inductance de la bobine 7, car plus la valeur du rapport cyclique est importante, plus la valeur de l’inductance de la bobine 7 doit également être élevée, ce qui augmente son coût et, par extension, le coût de fabrication du système électrique 1 selon la présente description. Un équilibre sera donc recherché pour fixer le rapport cyclique, la valeur du nombre d’impulsions et la valeur de l’inductance de la bobine 7 de sorte à être en mesure de minimiser la recharge du condensateur pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic, de minimiser le temps de montée de la tension sur la charge 3 lors de la commande d’activation de l’interrupteur 5 et de minimiser le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic. Par ailleurs, compte tenu de la modulation PWM qui engendre de fait des coupures brutales du courant qui circule dans la bobine 7 lors des commandes successives d’activation et de désactivation de l’interrupteur 5, on note que la diode 8 montée en parallèle avec la bobine 7 permet avantageusement de prémunir contre une surtension qui est irrémédiablement générée et qui est susceptible de détériorer les composants électroniques du système 1. En effet, une telle surtension est générée du fait de l’impossibilité physique qu’un courant puisse s’arrêter dans une bobine. Ainsi, grâce à la diode 8, l’énergie accumulée dans la bobine 7 va pouvoir circuler au travers de la diode 8, ce qui va permettre une décroissance progressive de l’énergie emmagasinée dans la bobine 7. Par conséquent, grâce au système électrique selon la présente description décrit ci-dessus, une solution est fournie pour qu’une unité de commande électronique connectée à une charge qui intègre un condensateur puisse diagnostiquer rapidement une charge ouverte, et ce tout en minimisant le coût de mise en œuvre d’une telle solution. Système électrique (1) comprenant une unité de commande électronique (2) comportant au moins un interrupteur (5) ayant une sortie connectée d’une part à une charge (3) et d’autre part à une source de courant (10), l’unité de commande (2) étant configurée pour activer et désactiver l’interrupteur (5) et pour établir un diagnostic de charge ouverte par mesure de tension en sortie de l’interrupteur (5) après une désactivation de l’interrupteur (5), caractérisé en ce que l’impédance d’entrée de la charge est un condensateur (6), l’interrupteur est connecté en entrée en série avec une bobine (7), et l’unité de commande électronique (2) est configurée pour : après une désactivation de l’interrupteur (5), lui appliquer une commande de diagnostic sous forme d’une modulation de largeur d’impulsion de faible rapport cyclique, comportant plusieurs impulsions, de façon à décharger le condensateur sur la durée de la commande de diagnostic; établir le diagnostic de charge ouverte après la dernière impulsion de la commande de diagnostic. Système électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport cyclique est compris entre 5% et 15%. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport cyclique est égal à 10%. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande de diagnostic comporte un nombre d’impulsions et la bobine (7) a une valeur d’inductance, ledit nombre et ladite valeur étant prédéfinis en fonction de la capacité du condensateur (6). Système électrique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension sur la charge (3) présentant un temps de montée lorsque l’interrupteur (5) est activé par une commande d’activation, et le condensateur (6) étant susceptible de se recharger pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic, le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic et la valeur inductive de la bobine (7) sont optimisés en tenant compte d’une ou plusieurs contraintes parmi les contraintes suivantes : minimiser la recharge du condensateur (6) pendant chaque impulsion de la commande de diagnostic ; minimiser le temps de montée de la tension sur la charge (3) lors de la commande d’activation de l’interrupteur (5) ; minimiser le nombre d’impulsions de la commande de diagnostic. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande de diagnostic comporte entre 5 et 15 impulsions. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande de diagnostic comporte 10 impulsions. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’interrupteur (5) est un interrupteur côté haut et la charge (3) est montée entre la sortie de l’interrupteur (5) et un point bas de référence de tension, ou l’interrupteur (5) est un interrupteur côté bas et la charge (3) est montée entre la sortie de l’interrupteur (5) et un point haut de référence de tension. Système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’inductance de la bobine (7) est comprise entre 1 et 50mH. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un système électrique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.