FR3054736A1 - Unite de commande electronique et procede de gestion de l'alimentation d'une telle unite de commande electronique - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet une unité de commande électronique (1) comportant une diode (7) de protection contre des inversions de polarité, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen (8) permettant de court-circuiter ladite diode (7) de protection. Elle concerne encore un procédé de gestion de l'alimentation d'une unité de commande électronique (1) pendant la phase de démarrage du moteur d'un véhicule automobile muni d'une batterie, caractérisé en ce que : • on détecte une commande de démarrage moteur indiquant le début de la phase de démarrage moteur ou une tension de batterie inférieure à une tension de seuil prédéterminée ; • on court-circuite la diode (7) de protection ; • on maintient ce court-circuit tant que le démarrage effectif du moteur n'est pas acquitté ou tant que la tension de la batterie n'a pas atteint un seuil prédéterminé ; • on rétablit la connexion de la diode (7) de protection lorsque le démarrage effectif du moteur est acquitté.
Description
Titulaire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Société par actions simplifiée, CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Société par actions simplifiée.
UNITE DE COMMANDE ELECTRONIQUE ET PROCEDE DE GESTION DE L'ALIMENTATION D'UNE TELLE UNITE DE COMMANDE ELECTRONIQUE.
FR 3 054 736 - A1 \bt) La présente invention a pour objet une unité de commande électronique (1 ) comportant une diode (7) de protection contre des inversions de polarité, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen (8) permettant de court-circuiter ladite diode (7) de protection.
Elle concerne encore un procédé de gestion de l'alimentation d'une unité de commande électronique (1) pendant la phase de démarrage du moteur d'un véhicule automobile muni d'une batterie, caractérisé en ce que:
on détecte une commande de démarrage moteur indiquant le début de la phase de démarrage moteur ou une tension de batterie inférieure à une tension de seuil prédéterminée;
on court-circuite la diode (7) de protection; on maintient ce court-circuit tant que le démarrage effectif du moteur n'est pas acquitté ou tant que la tension de la batterie n'a pas atteint un seuil prédéterminé;
on rétablit la connexion de la diode (7) de protection lorsque le démarrage effectif du moteur est acquitté.
La présente invention concerne une unité de commande électronique. Elle concerne encore un procédé de gestion de l'alimentation d'une telle unité de commande électronique pendant la phase de démarrage d’un véhicule automobile
Un véhicule automobile comporte de manière classique une unité de commande électronique (encore appelée « BCM » ou « Body Control Module » en langue anglaise) d’un certain nombre d’équipements du véhicule. Parmi ces équipements, on peut citer, par exemple, le système de commande électrique des vitres du véhicule, le système de commande électrique des rétroviseurs, le système d’air conditionné, le système d’immobilisation du véhicule, le système de fermeture centralisée, etc. Une telle unité de commande électronique comporte généralement un microcontrôleur, un régulateur de tension, une horloge, des entrées, des sorties, une mémoire, etc. Cette unité de commande électronique est alimentée par la batterie du véhicule.
L’unité de commande électronique comporte deux modes de configuration :
• un mode de faible puissance pendant lequel l’unité de commande électronique est en veille et a pour fonction principale d'examiner les sources de réveil de ladite unité de commande électronique, alimentées périodiquement ;
• un mode de haute puissance, déclenché immédiatement après la détection d’une source de réveil, telle que par exemple une commande de démarrage du moteur du véhicule, et pendant lequel toutes les entrées de l’unité de commande électronique sont alimentées en continu, ladite unité de commande électronique étant ainsi commutée à un mode de fonctionnement à fréquence élevée via une boucle à verrouillage de phase.
Cette variation de tension présente le profil suivant (illustré en trait plein à la figure 1) :
• une première phase t! dite « phase d’initialisation du démarrage » correspondant à la mise en marche du démarreur du moteur du véhicule. Le démarreur étant un grand consommateur de courant, on enregistre, pendant cette phase, une chute importante de la tension de batterie, cette dernière passant d’une valeur nominale UB, de l’ordre de 11 Volts, à une valeur Us de l’ordre de 3 Volts ;
• une phase intermédiaire t2 dite « phase sous démarreur » pendant laquelle la tension de la batterie remonte et oscille autour d’une valeur UD, ces oscillations correspondant à l’action du démarreur varient entre une valeur UDmin de l’ordre de 5 Volts et UDmax de l’ordre de 7 Volts ;
• une dernière phase t3 dite « phase de sortie du démarrage », lorsque le moteur tourne. On enregistre, pendant cette phase, une remontée de la tension jusqu’à revenir à la valeur nominale de la tension batterie UB.
Lorsque la batterie est vieillissante, ou encore par temps froid avec des températures très basses, il y a un risque, lors de la chute de tension de la première phase t1, que la tension de la batterie passe en dessous d’un seuil de réinitialisation USR de l’unité de commande électronique et pouvant notamment entraîner une perte de fonctionnement de ladite unité de commande électronique. Selon les caractéristiques des produits électroniques, ce seuil de réinitialisation USR varie entre 3,5 et 4,5 Volts.
Comme illustré à la figure 2, l’unité de commande électronique comporte encore une diode de protection dite diode d’inversion de polarité, de tension UDlOde, disposée entre une broche de connexion de la batterie et l'entrée d’un régulateur de tension. Ce régulateur de tension, de tension URég, permet de réguler la tension à une tension nominale en courant continu Ucc de 5 Volts et de générer un signal de réinitialisation nécessaires à la plupart des composants de l’unité de commande électronique tels que le microcontrôleur, le réseau de bus « CAN » (pour « Controller Area Network » en langue anglaise), ou encore le réseau de bus « LIN » (pour « Local Interconnect Network » en langue anglaise).
Le but cette diode est donc, par exemple, de protéger l’unité de commande électronique en cas d’impulsions négatives, de micro-interruptions ou encore d’inversions de polarité de la batterie.
Cependant, cette diode présente l’inconvénient de créer une chute de tension, généralement comprise entre 0,3 et 1 Volt.
En effet, en référence au schéma de la figure 1, au minimum :
UDmin - Ucc = Uoiode + URég = 0,25 Volt + 0,3 Volt = 0,55 Volt et, au maximum :
Uomin Ucc = Uoiode + URég = 0,25 Volt + 1 Volt = 1,25 Volt
Ainsi, pour un profil minimum de batterie UDmin de 5 Volts, dans le meilleur des cas, la tension UCc en sortie du régulateur est de :
UDmin Uoiode + UReg = 5 — 0,25 — 1 = 3,75 Volts
Cependant, ceci est contraire aux règlementations qui prévoient que le bus CAN communique à partir d’un seuil de tension de l’ordre de 4,75 Volts et 5,25 Volts. En effet, en dessous de 4,75 Volts, les communications du réseau de bus CAN ne sont pas garanties, ce qui est rédhibitoire.
Il est connu, pour remédier à ce problème de chute de tension, d’utiliser un convertisseur élévateur de tension, encore appelé convertisseur « Boost ». Cependant cette solution est trop coûteuse.
Il est encore connu d’élever la tension en utilisant un ou plusieurs condensateurs, encore appelés « condensateurs réservoirs », montés en parallèle, en amont du régulateur de tension, et permettant de ralentir la chute de tension de la première phase h, empêchant la tension en entrée de l’unité de commande électronique de passer en dessous du seuil de réinitialisation USR et, par conséquent, assurant le maintien des fonctions de ladite unité de commande électronique. Ainsi, ces condensateurs réservoirs, chargés en permanence, assurent une fonction tampon en cas de défaillance de la batterie. La valeur de la capacité de ces condensateurs réservoirs varie de sorte à assurer que la tension en sortie du régulateur de tension soit supérieure au seuil de réinitialisation USR, et dépend donc de la consommation de l’unité de commande électronique. Ainsi, plus la consommation de l’unité de commande électronique est élevée, plus la capacité des condensateurs réservoirs est élevée. Cependant, plus la capacité des condensateurs réservoirs est élevée, plus leur taille est importante de sorte qu’ils occupent une plus grande surface sur le circuit imprimé de l’unité de commande électronique, augmentant l’encombrement de cette dernière. De plus, ces composants électroniques ont un coût inévitable qu’il convient de réduire.
Pour réduire cette chute de tension au démarrage moteur, il est encore connu et préconisé de désactiver certaines fonctions non essentielles à la phase de démarrage telles que, par exemple, la fonction de réception radiofréquence, les fonctions responsables de l’authentification de la clé d’accès au véhicule, de l’extinction des dispositifs lumineux, des essuie vitre, etc., et de ne maintenir, pendant la phase de démarrage du moteur, uniquement les fonctions essentielles, telles que les communications du réseau de bus CAN, lorsque le véhicule est équipé d’un tel bus de données.
Cependant, la tendance actuelle est de fournir des véhicules comportant toujours plus de fonctions embarquées, ce qui conduit inévitablement à une hausse de la consommation énergétique dès la phase de démarrage du moteur du véhicule et, par conséquent, à l’accroissement du risque de réinitialisation de l’unité de commande électronique.
Le but de la présente invention est de proposer un mode de démarrage exempt des inconvénients susmentionnés.
Selon l’invention ce but est atteint grâce à une unité de commande électronique comportant une diode de protection, cette unité de commande électronique étant remarquable en ce qu’elle comporte un moyen permettant de court-circuiter la diode de protection.
Ainsi, au démarrage du moteur du véhicule, la diode de protection ainsi shuntée ne génère pas de chute de tension supplémentaire susceptible d’entrainer la réinitialisation de ladite unité de commande électronique, ou, pour le moins, d’empêcher les communications du réseau de bus CAN.
Selon un exemple d’exécution avantageux, le moyen permettant de courtcircuiter la diode de protection est un interrupteur.
Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen permettant de courtcircuiter la diode de protection est un transistor.
Selon un exemple de réalisation avantageux, le transistor est de type PMOS piloté par un transistor de type NMOS.
Selon un exemple de réalisation avantageux, le transistor est de type PMOS piloté par un transistor bipolaire.
Selon un exemple autre de réalisation, le transistor est type NMOS associé à un circuit de commande de type pompe de charge.
Selon un autre mode de réalisation avantageux dans laquelle l’unité de contrôle électronique comporte un transistor, cette unité est remarquable en ce qu’elle est dépourvue de la diode de protection, la fonction de protection d’inversion de polarité étant alors assurée par la diode interne du transistor.
La présente invention concerne encore un procédé de gestion de l'alimentation d'une unité de commande électronique munie d’une diode de protection pendant la phase de démarrage du moteur d’un véhicule automobile muni d’une batterie, ce procédé étant remarquable en ce que :
• on détecte une commande de démarrage moteur indiquant le début de la phase de démarrage moteur ou une tension de batterie inférieure à une tension de seuil prédéterminée ;
• on court-circuite la diode de protection ;
• on maintient ce court-circuit tant que le démarrage effectif du moteur n’est pas acquitté ou tant que la tension de la batterie n’a pas atteint un seuil prédéterminé ;
• on rétablit la connexion de la diode e protection lorsque le démarrage effectif du moteur est acquitté ou lorsque la tension de la batterie a atteint le seuil prédéterminé.
Le procédé de gestion selon l’invention procure plusieurs avantages intéressants. Notamment il propose une solution simple et peu coûteuse visant à réduire la chute de tension de la batterie au démarrage et ainsi éviter une réinitialisation de l’unité de commande électronique, ou encore assurer une tension minimale suffisante pour permettre la communication du réseau de bus CAN.
Selon un mode de réalisation avantageux, la détection de la commande de démarrage se fait par détection de la mise du contact du véhicule ou par détection de l’actionnement d’un bouton « marche » de mise en marche du moteur du véhicule ou par commande logiciel de démarrage.
Selon un autre exemple de réalisation, l’acquisition de l’information de l’acquittement du démarrage effectif du moteur se fait, de manière connue en soi, par détection logicielle ou par détection de la mise en rotation du moteur du véhicule.
D’autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui suit à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1, déjà commentée précédemment, est une vue illustrant, en trait plein, le profil de variations de la tension de batterie, lors de la phase de démarrage moteur du véhicule, selon l’état de l’art.
- La figure 2, déjà commentée ci-dessus, est une vue schématique illustrant une unité de commande électronique de l’art antérieur
- La figure 3 est une vue schématique illustrant un premier exemple de l’unité de commande électronique selon l’invention.
- La figure 4 est une vue schématique illustrant un second exemple de l’unité de commande électronique selon l’invention.
- La figure 5 est une vue schématique illustrant un troisième exemple de l’unité de commande électronique selon l’invention.
- La figure 6 est une vue schématique illustrant un quatrième exemple de l’unité de commande électronique selon l’invention.
- La figure 7 est une vue schématique illustrant un quatrième exemple de l’unité de commande électronique selon l’invention.
Comme illustré à la figure 2, une unité de commande électronique 1 comporte généralement :
• un microcontrôleur 2, • un réseau de communication de bus CAN ou LIN 3, • un régulateur de tension 4, • des entrées, • des sorties,
Cette unité de commande électronique est alimentée par la batterie 5 du véhicule.
L’unité de commande électronique 1 comporte également une diode 7 de protection contre les inversions de polarité, ayant une tension comprise entre 0,3 Volt et 1 Volt (comme déjà décrit précédemment).
Selon l’invention, l’unité de commande électronique 1 un moyen permettant de court-circuiter la diode 7 de protection, pendant la phase de démarrage moteur d’un véhicule.
Selon l’exemple de réalisation illustré à la figure 3, le moyen permettant de court-circuiter la diode 7 de protection est un interrupteur 8 piloté par le microcontrôleur 2, la diode étant court-circuitée lorsque l’interrupteur 8 est ouvert.
Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen permettant de courtcircuiter la diode 7 de protection est un transistor.
Ainsi, selon l’exemple de réalisation illustré à la figure 4, le moyen permettant de court-circuiter la diode 7 de protection est un transistor de type PMOS 9 piloté par un transistor de type NMOS 10 ou par un transistor bipolaire (non illustré). Ainsi, lorsque l’on applique une tension UPMOs entre la source et la grille supérieure à un seuil, par exemple 5 Volts à 10 Volts, le transistor PMOS 9 est à l’état fermé (dit état « On ») de sorte à court-circuiter la diode 7 de protection. Dans l’exemple de réalisation illustré, la source étant reliée à la tension batterie UB, la grille est donc connectée à une tension inférieure à UB - UPMos· Ainsi, la grille peut être connectée à la masse.
Selon un autre exemple de réalisation illustré à la figure 5, le moyen permettant de court-circuiter la diode 7 de protection est un le transistor est type NMOS 11 associé à un circuit de commande de type pompe de charge 12. Ainsi, lorsque l’on applique une tension Unmos entre la grille et la source supérieure à un seuil, par exemple de l’ordre de 5 Volts à 10 Volts, le transistor NMOS 11 est à l’état fermé (dit état « On ») de sorte à court-circuiter la diode 7 de protection. Dans l’exemple de réalisation illustré, la source étant reliée à la tension batterie UB, la grille est donc connectée à une tension supérieure à UB + UPMos nécessitant la présence de la pompe de charge 12.
La diode ainsi court-circuitée selon l’un quelconque des modes de réalisation ci-dessus, présente une consommation énergétique nulle et, avec une tension de démarrage UDmirl de 5 Volts correspondant à la tension batterie minimum pendant la portion oscillante de la phase t2 permettant d’assurer les communications du réseau de bus CAN, la chute de tension au démarrage moteur correspond uniquement à la consommation énergétique du régulateur de tension URég, soit 0,25 Volts (la consommation énergétique de l’interrupteur étant nulle et celle du transistor PMOS est négligeable, de même que celle du transistor NMOS) ce qui permet de réduire la chute de tension au démarrage du moteur du véhicule de sorte à avoir une alimentation en courant continue en sortie du régulateur de tension UCc au moins égale à 4,75 Volts, soit :
Uomin URég = 5 Volts - 0,25 Volts = 4,75 Volts assurant ainsi les communications du réseau de bus CAN.
Selon un exemple de réalisation remarquable illustré à la figure 6, l’unité de commande électronique 1 est dépourvue de diode 7 de protection, la fonction de cette dernière qui est d’assurer une protection contre les inversions de polarité est attribuée à la diode intrinsèque 97 du transistor PMOS 9. Ainsi, selon le même principe que décrit précédemment, le transistor PMOS 9 permet de court-circuiter sa diode interne 97.
Selon De même, selon un exemple de réalisation remarquable illustré à la figure 7, l’unité de commande électronique 1 est dépourvue de diode 7 de protection, la fonction de cette dernière qui est d’assurer une protection contre les inversions de polarité est attribuée à la diode intrinsèque 117 du transistor NMOS 11. Ainsi, selon le même principe que décrit précédemment, le transistor NMOS 11 permet de court-circuiter sa diode interne 117.
La présente invention concerne encore un procédé de gestion de l'alimentation d'une unité de commande électronique 1 munie d’une diode 7 de protection pendant la phase de démarrage du moteur d’un véhicule automobile muni d’une batterie 5, ce procédé étant remarquable en ce que :
• on détecte une commande de démarrage moteur indiquant le début de la phase de démarrage moteur ou une tension de batterie UB inférieure à une tension de seuil prédéterminée ;
• on court-circuite la diode 7 de protection ;
• on maintient ce court-circuit tant que le démarrage effectif du moteur n’est pas acquitté ou tant que la tension UB de la batterie n’a pas atteint un seuil prédéterminé ;
• on rétablit la connexion de la diode 7 de protection lorsque le démarrage effectif du moteur est acquitté ou lorsque la tension de la batterie UB a atteint la tension de seuil prédéterminée.
Par exemple, la tension de seuil de la batterie permettant de déterminer si la diode 7 de protection doit être court-circuitée ou de nouveau connectée est de l’ordre de 6 Volts.
Selon un mode de réalisation avantageux, la détection de la commande de démarrage se fait par détection de la mise du contact du véhicule ou par détection de l’actionnement d’un bouton « marche » de mise en marche du moteur du véhicule ou par commande logiciel de démarrage.
L’acquisition de l’information de l’acquittement du démarrage effectif du moteur, permettant d’arrêter le court-circuit de la diode 7 de protection se fait de manière connue en soi, par exemple par détection logicielle, par détection de la mise en rotation du moteur du véhicule, ...
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Unité de commande électronique (1) comportant une diode (7) de protection contre des inversions de polarité, caractérisée en ce qu’elle comporte un moyen permettant de court-circuiter ladite diode (7) de protection.
- 2. Unité de commande électronique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen permettant de court-circuiter la diode (7) de protection est un interrupteur (8).
- 3. Unité de commande électronique (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le moyen permettant de court-circuiter la diode (7) de protection est un transistor.
- 4. Unité de commande électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le transistor est de type PMOS (9) piloté par transistor de type NMOS (10).
- 5. Unité de commande électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le transistor est type NMOS (11) associé à un circuit de commande de type pompe de charge (12).
- 6. Unité de commande électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu’elle est dépourvue de la diode (7) de protection, la fonction de protection d’inversion de polarité étant alors assurée par la diode interne (97 ; 117) du transistor (9 ; 11).
- 7. Procédé de gestion de l'alimentation d'une unité de commande électronique (1) réalisée selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, pendant la phase de démarrage du moteur d’un véhicule automobile muni d’une batterie, caractérisé en ce que :• on détecte une commande de démarrage moteur indiquant le début de la phase de démarrage moteur ou une tension de batterie (UB) inférieure à une tension de seuil prédéterminée ;• on court-circuité la diode (7) de protection ;• on maintien ce court-circuit tant que le démarrage effectif du moteur n’est pas acquitté ou tant que la tension (UB) de la batterie n’a pas atteint un seuil prédéterminé ;• on rétablit la connexion de la diode (7) de protection lorsque le démarrage effectif du moteur est acquitté.
- 8. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce que la détection de la commande de démarrage se fait par détection de la mise du contact du véhicule ou par détection de l’actionnement d’un bouton « marche » de mise en marche du moteur du véhicule ou par commande logiciel de démarrage.
- 9. Procédé de gestion selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l’acquisition de l’information de l’acquittement du démarrage effectif du moteur se fait5 par détection logicielle.
- 10. Procédé de gestion selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l’acquisition de l’information de l’acquittement du démarrage effectif du moteur se fait par détection de la mise en rotation du moteur du véhicule.1/4
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| FR3054736B1 (fr) | 2020-01-10 |
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