EP1396002A2 - Procede d'alimentation d'un equipement electrique - Google Patents

Procede d'alimentation d'un equipement electrique

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EP1396002A2
EP1396002A2 EP02745523A EP02745523A EP1396002A2 EP 1396002 A2 EP1396002 A2 EP 1396002A2 EP 02745523 A EP02745523 A EP 02745523A EP 02745523 A EP02745523 A EP 02745523A EP 1396002 A2 EP1396002 A2 EP 1396002A2
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Johnson Controls Automotive Electronics SAS
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    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/32—Energising current supplied by semiconductor device
    • H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator

Definitions

  • a method of feeding of U Productio electrical t The present invention relates to a method for supplying electrical equipment such as an electromagnetic actuator which can be used in particular for actuating the valves of heat engines of motor vehicles.
  • Such an electromagnetic actuator is incorporated in a supply network in which it is connected via a capacitive element to a voltage converter which is itself connected to an accumulator and to an alternator and which is regulated in voltage and limited in current.
  • the operation of the electromagnetic actuator generates current draws on the network at the output of the voltage converter which are passed on at the input of the voltage converter. This results in current peaks whose characteristics are incompatible with the response time of the alternator so that, the alternator being unable to supply the necessary current, this is taken from the accumulator. However, these high amplitude current peaks cause the accumulator to heat up, which makes standard accumulators unsuitable for such use.
  • An object of the invention is to provide an economical and efficient means for optimally supplying such electrical equipment. To this end, provision is made, according to the invention, for a method for supplying electrical equipment which operates according to intensity peaks and which is connected via at least one capacitive element to a voltage converter connected to an accumulator, the voltage converter being regulated by running from an intensity setpoint corresponding to an average intensity between two peaks.
  • the current regulation of the voltage converter which is thus controlled as a current generator allows the current supplied by the accumulator at the input of the voltage converter to be kept at a substantially constant value. This allows to have a minimum volume of one capacitive element.
  • the average intensity is evaluated in a predictive manner on the basis of actuator control data.
  • the intensity setpoint is thus obtained in advance.
  • This calculation method makes it possible to obtain the intensity setpoint in a simple manner and to avoid using as a setpoint a periodically measured intensity which requires rapid regulation and a high capacity as energy reserve in the event of abrupt current variation.
  • the intensity setpoint is equal to the evaluated average intensity increased by a correction factor for an output voltage of the converter which is rising and lower than an upper voltage limit, and the intensity setpoint is equal to the average current evaluated minus the correction factor for a converter output voltage which is falling and greater than a lower voltage limit.
  • the correction factor is determined in such a way that the input current of the converter is maintained within a determined range compatible with the characteristics of the accumulator and that the voltage at the output of the converter is maintained within a determined range compatible with the characteristics of the equipment. This makes it possible to limit the frequency of calculation of the setpoint.
  • the correction factor corresponds to an imprecision in the evaluation of the average intensity and is preferably equal to approximately 10% of the average intensity evaluated.
  • the correction factor makes it possible to compensate for any differences between the average intensity evaluated and the average intensity actually consumed.
  • the correction factor thus makes it possible to determine a range of average intensities to which the average intensity actually consumed is highly likely to belong.
  • the method according to the invention is here intended for the supply of an electromagnetic actuator usable for actuating valves of a heat engine of a motor vehicle.
  • an actuator comprises electromagnetic coils which, when energized, attract a pallet of which at least one valve is integral to bring and maintain the valve in the open position and in the closed position.
  • the current necessary for the excitation of the coils must be supplied to them in the form of peaks of high amplitude and of short duration according to an excitation frequency determined by a calculator of the vehicle which controls the actuator in current in function of control data such as depressing the accelerator pedal, engine speed, vehicle speed and more generally engine load parameters.
  • the electromagnetic actuator 1 is connected to a supply circuit 2 which comprises an accumulator 3 connected to a voltage converter 4.
  • the accumulator 3 delivers a voltage of the order of 12 volts and is connected to an alternator not shown to be recharged.
  • the voltage converter 4 is arranged to convert the input voltage of 12 volts into an output voltage of the order of 42 volts.
  • the voltage converter 4 is connected to the electromagnetic actuator 1 by a capacitive element 5 arranged to allow the storage of the energy supplied by the voltage converter 4.
  • the method according to the invention consists in regulating the voltage converter 4 into current from an intensity setpoint corresponding to an average intensity between two peaks.
  • the average intensity is evaluated predictively from the voltage in the accumulator 3 and the peak power which will be consumed over a predetermined cycle time. This power depends on the engine speed which can be deduced from the actuator control data used by the vehicle computer.
  • the voltage converter thus controlled forms a current generator which is controlled by the average power which will be consumed during the next thermal cycle.
  • the regulation is carried out in a conventional manner by modulating the voltage at the input of the converter as a function of the current measured at the output of the converter. A measurement of the voltage is also carried out. at the output of the converter, which is supplied to the computer and is used to apply, when determining the intensity setpoint, a correction factor to the evaluated average intensity.
  • the intensity setpoint is thus equal to the evaluated average intensity increased by the correction factor for an output voltage of the converter which is rising and which is less than an upper voltage limit, and the intensity setpoint is equal to 1 the evaluated average intensity minus the correction factor for a converter output voltage which is falling and which is greater than a lower voltage limit.
  • This correction factor corresponds to an uncertainty about the time of appearance of the next intensity peak, that is to say a possible difference between the average intensity evaluated and the average intensity actually consumed.
  • the correction factor is approximately 10% of the average intensity evaluated. Due to the control of the voltage converter as a current generator, the voltage at the output of the converter varies. It will be noted that the actuator being controlled in current, variations in the voltage are not a problem. These variations are however kept within the range delimited by the lower and upper voltage limits. These limits are determined so that the corresponding voltage range is compatible with the characteristics of the actuator. By way of example, if the characteristics of the actuator allow operation in a voltage range between 30 volts and 50 volts, a lower limit equal to approximately 34 volts and an upper limit equal to approximately 44 volts is chosen.
  • the setpoint can be calculated from an intensity measured periodically.
  • the correction factor is equal to
  • the lower and upper voltage limits can also be modified, in particular being closer or more distant from each other according to the characteristics of the equipment to be supplied.
  • the invention is not limited to the supply of an electromagnetic actuator but can be used to supply any electrical equipment operating in a pulsed mode.
  • the invention can be applied to a system for flashing the headlights of the vehicle.

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Abstract

Procédé d'alimentation d'un équipement électrique (1) qui fonctionne selon des pics d'intensité et qui est relié par l'intermédiaire d'au moins un élément capacitif (5) à un convertisseur de tension (4) relié à un accumulateur (3), le convertisseur de tension étant régulé en courant à partir d'une consigne d'intensité correspondant à une intensité moyenne entre deux pics.

Description

Procédé d'alimentation d 'U équipement électrique . La présente invention concerne un procédé d'alimentation d'un équipement électrique tel qu'un actionneur électromagnétique utilisable notamment pour l'actionne- ment des soupapes de moteurs thermiques de véhicules au- tomobiles .
Un tel actionneur électromagnétique est incorporé dans un réseau d'alimentation dans lequel il est relié par l'intermédiaire d'un élément capacitif à un convertisseur de tension qui est lui-même relié à un accumula- teur et à un alternateur et qui est régulé en tension et limité en courant.
Dans un réseau de ce type, le fonctionnement de 1 ' actionneur électromagnétique engendre sur le réseau en sortie du convertisseur de tension des appels de courant qui sont répercutés en entrée du convertisseur de tension. Il en résulte des pics de courant dont les caractéristiques sont incompatibles avec le temps de réponse de l'alternateur de sorte que, l'alternateur ne pouvant fournir le courant nécessaire, celui-ci est prélevé sur l'accumulateur. Or, ces pics de courant de forte amplitude provoque un échauffement de l'accumulateur qui rend les accumulateurs standards peu adaptés à une telle utilisation.
On aurait pu penser à augmenter la capacité asso- ciée au convertisseur de tension pour filtrer ces pics de consommation. Or, compte-tenu de l'amplitude et de la durée de ces pics, un tel filtrage nécessiterait un volume important de condensateurs pour être efficace. On pourrait également utiliser un accumulateur de faible résis- tance interne ou un alternateur ayant un temps de réponse court. Ces éléments sont toutefois relativement onéreux.
Un but de 1 ' invention est de fournir un moyen économique et efficace pour alimenter un tel équipement électrique de manière optimale. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé d'alimentation d'un équipement électrique qui fonctionne selon des pics d'intensité et qui est relié par l'intermédiaire d'au moins un élément capacitif à un convertisseur de tension relié à un accumulateur, le con- vertisseur de tension étant régulé en courant à partir d'une consigne d'intensité correspondant à une intensité moyenne entre deux pics .
Ainsi, la régulation en courant du convertisseur de tension qui est de la sorte commandé en générateur de courant permet de maintenir à une valeur sensiblement constante le courant fourni par l'accumulateur en entrée du convertisseur de tension. Ceci permet d'avoir un volume minimal de 1 ' élément capacitif .
Selon un mode de réalisation particulier, 1 ' in- tensité moyenne est évaluée de manière prédictive à partir de données de commande de 1 ' actionneur.
La consigne d'intensité est ainsi obtenue par anticipation. Ce mode de calcul permet d'obtenir la consigne d'intensité de manière simple et d'éviter d'utiliser comme consigne une intensité mesurée périodiquement qui nécessite d'avoir une régulation rapide et une capacité élevée comme réserve d'énergie en cas de brusque variation du courant .
.Avantageusement alors, la consigne d'intensité est égale à l'intensité moyenne évaluée augmentée d'un facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur qui est montante et inférieure à une limite supérieure de tension, et la consigne d'intensité est égale à 1 ' intensité moyenne évaluée diminuée du facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur qui est descendante et supérieure à une limite inférieure de tension.
Le facteur de correction est déterminé de telle manière que le courant en entrée du convertisseur soit maintenu dans une plage déterminée compatible avec les caractéristiques de l'accumulateur et que la tension en sortie du convertisseur soit maintenue dans une plage déterminée compatible avec les caractéristiques de l'équipement. Ceci permet de limiter la fréquence de calcul de la consigne.
Avantageusement encore, le facteur de correction correspond à une imprécision de l'évaluation de l'intensité moyenne et est de préférence égal à environ 10 % de l'intensité moyenne évaluée. Le facteur de correction permet de compenser des éventuelles différences entre l'intensité moyenne évaluée et l'intensité moyenne réellement consommée. Le facteur de correction permet ainsi de déterminer une plage d'intensités moyennes à laquelle l'intensité moyenne réelle- ment consommée a de fortes probabilités d'appartenir.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. II sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement un réseau d'alimentation utilisé pour alimenter un équipement électrique selon le procédé conforme à l'invention.
, Le procédé conforme à l'invention est ici destiné à l'alimentation d'un actionneur électromagnétique utilisable pour actionner des soupapes d'un moteur thermique d'un véhicule automobile. Un tel actionneur comporte des bobines électromagnétiques qui, lorsqu'elles sont excitées, attirent une palette dont au moins une soupape est solidaire pour amener et maintenir la soupape en position ouverte et en position fermée. Le courant nécessaire à l'excitation des bobines doit être fourni à celles-ci sous forme de pics de forte amplitude et de faible durée selon une fréquence d'excitation déterminée par un calcu- lateur du véhicule qui pilote l' actionneur en courant en fonction de données de commande comme 1 ' enfoncement de la pédale d'accélérateur, le régime moteur, la vitesse du véhicule et plus généralement de paramètres de charge du moteur. En référence à la figure, l' actionneur électromagnétique 1 est relié à un circuit d'alimentation 2 qui comprend un accumulateur 3 relié à un convertisseur de tension 4. L'accumulateur 3 délivre une tension de l'ordre de 12 volts et est relié à un alternateur non repré- sente pour être rechargé. Le convertisseur de tension 4 est agencé pour assurer une conversion de la tension d'entrée de 12 volts en une tension de sortie de l'ordre de 42 volts.
Le convertisseur de tension 4 est relié à l'ac- tionneur électromagnétique 1 par un élément capacitif 5 agencé pour permettre le stockage de 1 ' énergie fournie par le convertisseur de tension 4.
Le procédé conforme à l'invention consiste à réguler le convertisseur de tension 4 en courant à partir d'une consigne d'intensité correspondant à une intensité moyenne entre deux pics .
L'intensité moyenne est évaluée de manière prédictive à partir de la tension dans 1 ' accumulateur 3 et de la puissance crête qui va être consommée sur une durée de cycle prédéterminée. Cette puissance dépend du régime moteur qui peut être déduit des données de commande de l' actionneur utilisées par le calculateur du véhicule.
Le convertisseur de tension ainsi commandé forme un générateur de courant qui est asservi à la puissance moyenne qui va être consommée durant le cycle thermique suivant .
La régulation est réalisée de façon classique en modulant la tension en entrée du convertisseur en fonction du courant mesuré en sortie du convertisseur. II est en outre réalisé une mesure de la tension en sortie du convertisseur, qui est fournie au calculateur et est utilisée pour appliquer, lors de la détermination de la consigne d'intensité, un facteur de correction à l'intensité moyenne évaluée. La consigne d'intensité est ainsi égale à l'intensité moyenne évaluée augmentée du facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur qui est montante et qui est inférieure à une limite supérieure de tension, et la consigne d'intensité est égale à 1 ' inten- site moyenne évaluée diminuée du facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur qui est descendante et qui est supérieure à une limite inférieure de tension.
Ce facteur de correction correspond à une incer- titude sur l'instant d'apparition du prochain pic d'intensité, c'est-à-dire à une différence possible entre l'intensité moyenne évaluée et l'intensité moyenne effectivement consommée. Le facteur de correction est égal à environ 10 % de 1 ' intensité moyenne évaluée . Du fait de la commande du convertisseur de tension en générateur de courant, la tension en sortie du convertisseur varie. On notera que 1 ' actionneur étant piloté en courant, des variations de la tension sont peu gênantes. Ces variations sont toutefois maintenues dans la plage délimitée par les limites inférieure et supérieure de tension. Ces limites sont déterminées pour que la plage correspondante de tension soit compatible avec les caractéristiques de 1 'actionneur. A titre d'exemple, si les caractéristiques de l' actionneur permettent un fonctionnement dans une plage de tensions comprise entre 30 volts et 50 volts, on choisit une limite inférieure égale à 34 volts environ et une limite supérieure égale à 44 volts environ.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va- riantes de réalisation sans sortir du cadre de 1 ' invention tel que défini par les revendications .
En particulier, la consigne peut être calculée à partir d'une intensité mesurée périodiquement. Bien que le facteur de correction soit égal à
10 % dans l'exemple décrit, celui-ci peut avoir une valeur différente. Il est également possible de se passer d'un facteur de correction.
En outre, les limites inférieure et supérieure de tension peuvent également être modifiées, notamment être plus proches ou plus éloignées l'une de l'autre en fonction des caractéristiques de l'équipement à alimenter.
Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à l'alimentation d'un actionneur électromagnétique mais est utilisable pour alimenter tout équipement électrique fonctionnant selon un mode puisé. Par exemple, l'invention peut être appliquée à un système de clignotement des projecteurs du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'alimentation d'un équipement électrique (1) qui fonctionne selon des pics d'intensité et qui est relié par l'intermédiaire d'au moins un élément capacitif (5) à un convertisseur de tension (6) relié à un accumulateur (3) , caractérisé en ce que le convertisseur de tension est régulé en courant à partir d'une consigne d'intensité correspondant à une intensité moyenne entre deux pics.
2. Procédé d'alimentation selon la revendication l, caractérisé en ce que l'intensité moyenne est évaluée de manière prédictive à partir de données de commande de l'équipement (1).
3. Procédé d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la consigne d'intensité est égale à l'intensité moyenne évaluée augmentée d'un facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur (4) qui est montante et inférieure à une limite supérieure de tension, et la consigne d'intensité est égale à 1 ' intensité moyenne évaluée diminuée du facteur de correction pour une tension de sortie du convertisseur (4) qui est descendante et supérieure à une limite inférieure de tension.
4. Procédé d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le facteur de correction correspond à une imprécision de l'évaluation de l'intensité moyenne.
5. Procédé d'alimentation selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le facteur de correction est égal à environ 10 % de l'intensité moyenne évaluée.
EP02745523.7A 2001-06-15 2002-06-13 Procédé d'alimentation d'un équipement électrique Expired - Lifetime EP1396002B1 (fr)

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