EP2870614B1 - Electrical circuit for the excitation of at least one electromagnet - Google Patents

Electrical circuit for the excitation of at least one electromagnet Download PDF

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EP2870614B1
EP2870614B1 EP13739761.8A EP13739761A EP2870614B1 EP 2870614 B1 EP2870614 B1 EP 2870614B1 EP 13739761 A EP13739761 A EP 13739761A EP 2870614 B1 EP2870614 B1 EP 2870614B1
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inductor
energy storage
storage unit
electrical energy
terminal
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EP13739761.8A
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EP2870614A1 (en
Inventor
Dominique Dupuis
Sébastien BROUCHET
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1816—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current making use of an energy accumulator

Definitions

  • the switching system 5 may comprise an H-bridge formed by two arms 8 which extend in the example described between an input terminal 9 of the H-bridge and an output terminal 10 which is here ground.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

La présente invention concerne un circuit électrique pour l'excitation d'au moins un électro-aimant. L'excitation de l'électro-aimant permet de créer un champ magnétique qui peut être utilisé pour déplacer un élément réalisé dans un matériau ferro-magnétique. Lorsque le circuit est intégré à un injecteur de carburant d'un véhicule automobile, l'élément réalisé dans un matériau ferro-magnétique est par exemple une aiguille se déplaçant dans un corps de l'injecteur entre une position dans laquelle elle permet le passage du carburant vers une chambre de combustion du moteur thermique du véhicule et une position dans laquelle elle empêche le passage du carburant, le déplacement de cet élément s'effectuant sous l'effet du champ magnétique créé par l'électro-aimant.The present invention relates to an electric circuit for energizing at least one electromagnet. The excitation of the electromagnet makes it possible to create a magnetic field that can be used to move an element made of a ferro-magnetic material. When the circuit is integrated into a fuel injector of a motor vehicle, the element made of a ferro-magnetic material is for example a needle moving in a body of the injector between a position in which it allows the passage of the fuel to a combustion chamber of the engine of the vehicle and a position in which it prevents the passage of fuel, the displacement of this element being effected under the effect of the magnetic field created by the electromagnet.

D'autres applications sont par ailleurs possibles. Dans le cadre d'une utilisation dans un véhicule comprenant un moteur thermique, l'invention peut par exemple être appliquée à:

  • la commande d'une électro-vanne, par exemple d'une électro-vanne de purge canister,
  • la commande d'un moteur à courant continu d'un actionneur électrique du circuit d'admission ou d'échappement du moteur thermique, par exemple la commande d'un moteur actionnant une vanne EGR ou de toute autre vanne du circuit d'admission ou d'échappement, ou
  • la commande d'un moteur de compresseur électrique de suralimentation du moteur thermique du véhicule.
Other applications are possible. In the context of use in a vehicle comprising a heat engine, the invention may for example be applied to:
  • the control of a solenoid valve, for example a canister bleed solenoid valve,
  • the control of a DC motor of an electric actuator of the intake or exhaust circuit of the heat engine, for example the control of a motor actuating an EGR valve or any other valve of the intake circuit or exhaust, or
  • the control of an electric supercharger motor of the engine of the vehicle.

Il est connu, dans cette application pour l'injection de carburant, de générer une tension importante aux bornes de l'inductance formant l'électro-aimant à l'aide d'un étage générateur de surtension en élevant la tension disponible, cette surtension étant encore appelée « tension de boost ». Cet étage générateur comprend de façon connue une inductance, un condensateur et une diode, l'inductance étant chargée par la tension disponible et transférant l'énergie issue de cette charge au condensateur dont la décharge fournit la surtension.It is known, in this application for fuel injection, to generate a large voltage across the inductance forming the electromagnet using a surge generator stage by raising the available voltage, this overvoltage still being called "boost voltage". This generator stage comprises in known manner an inductor, a capacitor and a diode, the inductor being charged by the available voltage and transferring the energy from this charge to the capacitor whose discharge provides the overvoltage.

Pour réduire l'encombrement et le coût associés à l'utilisation de l'étage générateur de surtension, il est connu par les brevets US 5 717 562 et US 5 936 827 d'utiliser l'inductance formant l'électro-aimant lors de la génération de la surtension. Dans ce but, on charge à partir de la tension disponible cette inductance avec un courant suffisamment faible pour ne pas générer un champ magnétique risquant de déplacer l'aiguille et donc d'ouvrir l'injecteur. L'énergie accumulée dans l'inductance est ensuite transférée au condensateur dont la décharge ultérieure conduit à l'application d'une surtension aux bornes de l'inductance qui est alors parcourue par un courant suffisant pour générer un champ magnétique déplaçant l'aiguille et ouvrant l'injecteur.To reduce the size and cost associated with the use of the surge generator stage, it is known from the patents US 5,717,562 and US 5,936,827 to use the inductance forming the electromagnet during the generation of the overvoltage. For this purpose, the inductance is charged from the available voltage with a sufficiently low current not to generate a magnetic field that can move the needle and thus open the injector. The energy accumulated in the inductance is then transferred to the capacitor whose subsequent discharge leads to the application of an overvoltage across the inductance which is then traversed by a current sufficient to generate a magnetic field moving the needle and opening the injector.

Une telle solution est contraignante car elle impose de s'assurer que le courant circulant dans l'inductance en vue de charger ultérieurement le condensateur reste faible pour éviter une injection non souhaitée de carburant.Such a solution is restrictive because it requires to ensure that the current flowing in the inductor to subsequently charge the capacitor remains low to avoid an undesired fuel injection.

On connaît encore par la demande FR 2 772 972 un dispositif de commande d'un électro-aimant permettant de faire circuler dans l'électro-aimant un courant de même sens depuis deux sources d'énergie électrique différentes.We still know by the demand FR 2,772,972 a control device of an electromagnet for circulating in the electromagnet a current of the same direction from two different sources of electrical energy.

Il existe un besoin pour fournir un circuit électrique pour l'excitation d'un électro-aimant qui soit relativement simple à utiliser, efficace, peu coûteux et peu encombrant.There is a need to provide an electrical circuit for exciting an electromagnet that is relatively simple to use, efficient, inexpensive and compact.

L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un circuit électrique pour l'excitation d'au moins un électro-aimant, comprenant :

  • une inductance formant l'électro-aimant, ladite inductance s'étendant entre une première borne et une deuxième borne,
  • une première unité de stockage d'énergie électrique,
  • une deuxième unité de stockage d'énergie électrique, et
  • un système de commutation interposé entre l'inductance et les unités de stockage d'énergie électrique, le système de commutation étant configuré pour :
    • permettre à du courant électrique positif issu de la première unité de stockage d'énergie électrique de circuler de la deuxième à la première borne de l'inductance, de manière à effectuer une première charge de l'inductance,
    • permettre à du courant électrique positif circulant de la deuxième à la première borne de l'inductance de circuler dans la deuxième unité de stockage d'énergie électrique, et
    • permettre à du courant électrique positif issu de la deuxième unité de stockage d'énergie électrique de circuler de la première à la deuxième borne de l'inductance, de manière à effectuer une deuxième charge de l'inductance.
The invention aims to meet this need and it achieves, in one of its aspects, using an electric circuit for the excitation of at least one electromagnet, comprising:
  • an inductor forming the electromagnet, said inductor extending between a first terminal and a second terminal,
  • a first electrical energy storage unit,
  • a second electrical energy storage unit, and
  • a switching system interposed between the inductor and the electric energy storage units, the switching system being configured to:
    • allow positive electric current from the first electrical energy storage unit to flow from the second to the first inductance terminal, so as to perform a first charge of the inductor,
    • allowing positive electric current flowing from the second to the first inductance terminal to flow into the second electrical energy storage unit, and
    • allowing positive electric current from the second electrical energy storage unit to flow from the first to the second terminal of the inductor so as to effect a second charge of the inductor.

Selon l'invention, lors de la première charge de l'inductance formant l'électro-aimant, l'inductance est chargée de façon inverse par rapport à la façon dont elle est chargée lors de la deuxième charge.According to the invention, during the first charging of the inductance forming the electromagnet, the inductor is charged in the opposite way to the way it is charged during the second charge.

Ainsi, la première charge de l'inductance génère un champ magnétique différent de celui généré lors de la deuxième charge de l'inductance. De cette manière, on s'assure que l'effet recherché lors de la deuxième charge de l'inductance ne sera pas atteint lors de la première charge de l'inductance.Thus, the first charge of the inductor generates a magnetic field different from that generated during the second charging of the inductor. In this way, we make sure that the effect sought during the second charge of the inductor will not be reached during the first charge of the inductor.

Lors d'une application pour déplacer une aiguille d'un injecteur de carburant, le déplacement de l'aiguille peut ne se produire que lors de la deuxième charge. L'aiguille est par exemple par défaut dans une position en butée contre une surface d'appui et le champ magnétique induit dans l'inductance lors de la première charge exerce une force sur l'aiguille en direction de cette surface d'appui. La première charge ne modifie ainsi pas la configuration de l'injecteur qui reste fermé. Lors de la deuxième charge, le champ magnétique induit dans l'inductance peut par contre exercer sur l'aiguille une force l'écartant de la surface d'appui et permettant ainsi un passage de carburant, ce qui entraîne l'ouverture de l'injecteur.When applying to move a needle from a fuel injector, the movement of the needle may occur only during the second charge. The needle is for example by default in a position in abutment against a bearing surface and the magnetic field induced in the inductor during the first load exerts a force on the needle in the direction of the bearing surface. The first load does not change the configuration of the injector which remains closed. During the second charge, the magnetic field induced in the inductor can instead exert on the needle a force away from the bearing surface and thus allowing a fuel passage, which causes the opening of the injector.

L'inductance formant l'électro-aimant est par exemple un solénoïde, ayant notamment une valeur d'inductance comprise entre 1 mH et 10 mH.The inductance forming the electromagnet is for example a solenoid, having in particular an inductance value of between 1 mH and 10 mH.

Le système de commutation peut comprendre un pont en H. Ce pont en H peut permettre d'inverser le sens du courant positif dans l'inductance formant l'électro-aimant.The switching system may comprise an H-bridge. This H-bridge may make it possible to reverse the direction of the positive current in the inductance forming the electromagnet.

Le pont en H peut comprendre deux bras s'étendant chacun entre une même borne d'entrée et une même borne de sortie, chaque bras comprenant deux interrupteurs entre lesquels un point milieu est relié à une borne respective de l'inductance.The H bridge may comprise two arms each extending between the same input terminal and the same output terminal, each arm comprising two switches between which a midpoint is connected to a respective terminal of the inductor.

Chaque bras peut comprendre deux interrupteurs bidirectionnels commandables ou deux interrupteurs unidirectionnels commandables. Chaque interrupteur comprend par exemple un transistor à effet de champ, bipolaire, ou de type IGBT.Each arm may comprise two controllable bidirectional switches or two controllable unidirectional switches. Each switch comprises for example a field effect transistor, bipolar, or IGBT type.

Chaque borne de l'inductance peut être directement reliée à un point milieu d'un bras. En variante, au moins un composant intermédiaire, par exemple une résistance, peut être interposée entre une borne de l'inductance et un point milieu d'un bras.Each terminal of the inductor can be directly connected to a midpoint of an arm. Alternatively, at least one intermediate component, for example a resistor, may be interposed between a terminal of the inductor and a midpoint of an arm.

Le système de commutation peut comprendre au moins un premier interrupteur disposé entre la première unité de stockage d'énergie électrique et la borne d'entrée du pont en H. Ce premier interrupteur est par exemple unidirectionnel et peut être commandable ou non.The switching system may comprise at least a first switch disposed between the first electrical energy storage unit and the input terminal of the H bridge. This first switch is for example unidirectional and may be controllable or not.

Le système de commutation peut comprendre au moins un deuxième interrupteur disposé entre la deuxième unité de stockage d'énergie électrique et la borne d'entrée du pont en H.The switching system may comprise at least one second switch disposed between the second electrical energy storage unit and the input terminal of the H-bridge.

Ce deuxième interrupteur est par exemple bidirectionnel et peut être commandable ou non.This second switch is for example bidirectional and can be controllable or not.

Notamment pour une application pour un injecteur de carburant de véhicule, la première unité de stockage d'énergie électrique peut être une batterie. Dans ce cas, la deuxième unité de stockage d'énergie électrique peut être un condensateur. Le condensateur a par exemple une capacité de l'ordre d'un µF. La deuxième charge de l'inductance peut alors s'obtenir par décharge du condensateur formant la deuxième unité de stockage d'énergie électrique.In particular for an application for a vehicle fuel injector, the first electrical energy storage unit may be a battery. In this case, the second unit Electrical energy storage can be a capacitor. The capacitor has for example a capacity of the order of one μF. The second charge of the inductor can then be obtained by discharging the capacitor forming the second electrical energy storage unit.

La première unité de stockage d'énergie électrique peut appliquer aux bornes de l'inductance lors de la première charge de celle-ci une tension de l'ordre de 12 V ou 14 V, cette première unité de stockage d'énergie électrique étant notamment la batterie alimentant le réseau de bord dans le cas d'une application à un véhicule automobile.The first electrical energy storage unit can apply across the inductor during the first charge thereof a voltage of the order of 12 V or 14 V, the first storage unit of electrical energy being in particular the battery supplying the on-board network in the case of an application to a motor vehicle.

La deuxième unité de stockage d'énergie électrique peut appliquer aux bornes de l'inductance lors de la deuxième charge de celle-ci une tension comprise entre 50 V et 100 V, étant notamment de l'ordre de 80 V.The second electrical energy storage unit can apply across the inductor during the second load thereof a voltage between 50 V and 100 V, being in particular of the order of 80 V.

L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé d'excitation d'au moins un électro-aimant à l'aide d'un circuit électrique comprenant, outre ledit électro-aimant formé par une inductance s'étendant entre une première et une deuxième borne, une première unité de stockage d'énergie électrique, une deuxième unité de stockage d'énergie électrique, et un système de commutation interposé entre les unités de stockage d'énergie électrique et l'inductance,
procédé dans lequel :

  • on commande le système de commutation pour qu'un courant électrique positif fourni par la première unité de stockage d'énergie électrique circule de la deuxième borne à la première borne de l'inductance, de manière à effectuer une première charge de ladite inductance,
  • on commande le système de commutation pour qu'un courant électrique positif circulant de la deuxième borne à la première borne de l'inductance alimente la deuxième unité de stockage d'énergie électrique, de manière à transférer à celle-ci l'énergie accumulée dans l'inductance, et
  • on commande le système de commutation pour qu'un courant électrique positif fourni par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique circule de la première borne à la deuxième borne de l'inductance, de manière à effectuer une deuxième charge de l'inductance.
According to another of its aspects, the subject of the invention is also a method of exciting at least one electromagnet using an electric circuit comprising, besides said electromagnet formed by an inductance extending between a first and a second terminal, a first power storage unit, a second power storage unit, and a switching system interposed between the power storage units and the inductor,
process in which
  • the switching system is controlled so that a positive electric current supplied by the first electric energy storage unit flows from the second terminal to the first terminal of the inductor, so as to make a first load of said inductor,
  • the switching system is controlled so that a positive electric current flowing from the second terminal to the first terminal of the inductor feeds the second electric energy storage unit, so as to transfer to it the energy accumulated in inductance, and
  • the switching system is controlled so that a positive electric current supplied by the second electric energy storage unit flows from the first terminal to the second terminal of the inductor so as to effect a second charge of the inductance.

Comme mentionné ci-dessus, la première charge de l'inductance peut permettre la charge ultérieure de la deuxième unité de stockage d'énergie électrique, afin que l'énergie accumulée ensuite dans la deuxième unité de stockage d'énergie électrique soit transférée à l'inductance lors de la deuxième charge de celle-ci. Le procédé ci-dessus permet de ne pas induire le même champ magnétique lorsque l'inductance est alimentée par la première unité de stockage d'énergie électrique en vue de la charge ultérieure de la deuxième unité de stockage électrique et lorsque l'on utilise l'inductance est alimentée par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique. Ainsi, dans le cas où le champ magnétique induit lorsque l'inductance est alimentée par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique sert à déplacer un élément tel qu'une aiguille, l'alimentation de l'inductance par la première unité de stockage d'énergie électrique permet de charger ultérieurement la deuxième unité de stockage d'énergie électrique sans déplacer cet élément.As mentioned above, the first charge of the inductor can allow the subsequent charging of the second electric power storage unit, so that the energy subsequently accumulated in the second electric power storage unit is transferred to the inductance during the second charging thereof. The above method makes it possible not to induce the same magnetic field when the inductor is powered by the first electric energy storage unit for the subsequent charging of the second electric storage unit and when using the The inductor is powered by the second electrical energy storage unit. Thus, in the case where the magnetic field induced when the inductor is powered by the second electrical energy storage unit serves to move an element such as a needle, the supply of the inductor by the first storage unit electrical energy can subsequently charge the second power storage unit without moving this element.

La tension appliquée à l'inductance par la première unité de stockage d'énergie électrique lors de la première charge de l'inductance peut être inférieure à la tension appliquée à l'inductance par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique lors de la deuxième charge de l'inductance, étant notamment respectivement de l'ordre de 12 ou 14 V et de l'ordre de 80 V.The voltage applied to the inductor by the first electrical energy storage unit during the first charging of the inductor may be lower than the voltage applied to the inductance by the second electrical energy storage unit during the second charge of the inductor, being in particular of the order of 12 or 14 V respectively and of the order of 80 V.

Tout ou partie des caractéristiques ci-dessus d'appliquent au procédé d'excitation, en particulier avec une première unité de stockage d'énergie électrique étant une batterie et une deuxième unité de stockage d'énergie électrique étant un condensateur, auquel cas la deuxième charge de l'inductance s'obtient en déchargeant le condensateur.All or some of the above features apply to the excitation method, in particular with a first electrical energy storage unit being a battery and a second electrical energy storage unit being a capacitor, in which case the second Inductance load is obtained by discharging the capacitor.

L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel :

  • la figure 1 représente de façon schématique un exemple de circuit électrique selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et
  • les figures 2 à 4 représentent le circuit électrique de la figure 1 lors de différentes étapes en vue de l'excitation de l'électro-aimant.
The invention will be better understood on reading the following description of a nonlimiting example of implementation thereof and on examining the appended drawing in which:
  • the figure 1 schematically represents an example of an electric circuit according to an exemplary implementation of the invention, and
  • the Figures 2 to 4 represent the electrical circuit of the figure 1 during different stages for the excitation of the electromagnet.

L'exemple décrit se rapporte à un circuit électrique 1 pour l'excitation d'un électro-aimant pour l'injection de carburant dans un véhicule automobile. Cet exemple n'est cependant pas limitatif, comme expliqué plus loin.The example described relates to an electric circuit 1 for the excitation of an electromagnet for fuel injection in a motor vehicle. This example is not, however, limiting, as explained below.

Le circuit 1 est embarqué sur le véhicule et l'excitation de l'électro-aimant permet de créer un champ magnétique déplaçant une aiguille pour contrôler l'injection de carburant dans une chambre de combustion du moteur thermique du véhicule. L'invention n'est cependant pas limitée à cette application.The circuit 1 is embedded on the vehicle and the excitation of the electromagnet makes it possible to create a magnetic field displacing a needle to control the injection of fuel into a combustion chamber of the engine of the vehicle. The invention is however not limited to this application.

Comme représenté sur la figure 1, le circuit 1 comprend une première unité de stockage d'énergie électrique 2, une deuxième unité de stockage d'énergie électrique 3, une inductance 4 formant un électro-aimant, et un système de commutation 5. La première unité de stockage d'énergie électrique 2 est dans l'exemple considéré une batterie alimentant le réseau de bord du véhicule tandis que la deuxième unité de stockage d'énergie électrique est un condensateur de puissance.As shown on the figure 1 the circuit 1 comprises a first electric energy storage unit 2, a second electric energy storage unit 3, an inductance 4 forming an electromagnet, and a switching system 5. The first storage unit of electrical energy 2 is in the example considered a battery supplying the on-board network of the vehicle while the second electrical energy storage unit is a power capacitor.

L'inductance 4 est dans cet exemple un solénoïde présentant une première borne 6 et une deuxième borne 7.In this example, the inductor 4 is a solenoid having a first terminal 6 and a second terminal 7.

Comme on peut le voir sur la figure 1, le système de commutation 5 peut comprendre un pont en H formé par deux bras 8 qui s'étendent dans l'exemple décrit entre une borne d'entrée 9 du pont en H et une borne de sortie 10 qui est ici la masse.As can be seen on the figure 1 , the switching system 5 may comprise an H-bridge formed by two arms 8 which extend in the example described between an input terminal 9 of the H-bridge and an output terminal 10 which is here ground.

Chaque bras 8 comprend dans l'exemple décrit deux interrupteurs électroniques 11 et un organe de mesure de courant 12. Chaque interrupteur électronique est par exemple un transistor tel qu'un transistor à effet de champ ou un transistor de type IGBT.Each arm 8 comprises in the example described two electronic switches 11 and a current measuring member 12. Each electronic switch is for example a transistor such as a field effect transistor or an IGBT type transistor.

Entre les deux interrupteurs électroniques 10 se trouve un point milieu 13. Le point milieu 13 d'un bras 8, appelé « premier bras » par la suite, est relié à la première borne 6 du solénoïde 4 tandis que le point milieu 13 de l'autre bras 8, appelé « deuxième bras » par la suite, est relié à la deuxième borne 7 du solénoïde 4.Between the two electronic switches 10 is a midpoint 13. The midpoint 13 of an arm 8, called "first arm" thereafter, is connected to the first terminal 6 of the solenoid 4 while the midpoint 13 of the Another arm 8, called "second arm" thereafter, is connected to the second terminal 7 of the solenoid 4.

Dans un souci de clarté de la description, les interrupteurs électroniques 11 de l'exemple de la figure 1 sont respectivement désignés par S1, S2, S3 et S4, S1 correspondant à l'interrupteur électronique 10 en haut du premier bras 8, S2 correspondant à l'interrupteur électronique 10 en bas du premier bras 8, S3 correspondant à l'interrupteur électronique 10 en haut du deuxième bras 8 et S4 correspondant à l'interrupteur électronique 10 en bas du deuxième bras 8.For the sake of clarity of description, the electronic switches 11 of the example of the figure 1 are respectively designated S1, S2, S3 and S4, S1 corresponding to the electronic switch 10 at the top of the first arm 8, S2 corresponding to the electronic switch 10 at the bottom of the first arm 8, S3 corresponding to the electronic switch 10 at the top of the second arm 8 and S4 corresponding to the electronic switch 10 at the bottom of the second arm 8.

Comme représenté sur la figure 1, le système de commutation 5 comprend encore dans l'exemple considéré un premier interrupteur 15 interposé entre la borne d'entrée 9 du pont en H et la borne positive de la première unité de stockage d'énergie électrique 2 et un deuxième interrupteur 16 interposé entre la borne d'entrée 9 du pont en H et la borne positive de la deuxième unité de stockage d'énergie électrique 3.As shown on the figure 1 , the switching system 5 further comprises in the example considered a first switch 15 interposed between the input terminal 9 of the H bridge and the positive terminal of the first electrical energy storage unit 2 and a second switch 16 interposed between the input terminal 9 of the H-bridge and the positive terminal of the second electrical energy storage unit 3.

Dans l'exemple considéré, le premier interrupteur 15 est non commandable. Il est également dans cet exemple unidirectionnel, s'agissant d'une diode. Toujours dans cet exemple, le deuxième interrupteur 16 est commandable. Il peut être bidirectionnel, étant notamment alors un transistor.In the example considered, the first switch 15 is non-controllable. It is also in this example unidirectional, being a diode. Still in this example, the second switch 16 is controllable. It can be bidirectional, being in particular a transistor.

On va maintenant décrire en référence aux figures 2 à 4 un exemple de commande du système de commutation 5 lorsque l'on souhaite déplacer l'aiguille de l'injecteur pour injecter du carburant dans une chambre de combustion du moteur thermique.We will now describe with reference to Figures 2 to 4 an example of control of the switching system 5 when it is desired to move the needle of the injector to inject fuel into a combustion chamber of the engine.

On commande d'abord le système de commutation 5 de manière à charger le solénoïde 4 à partir de la première unité de stockage d'énergie électrique 2, comme représenté sur la figure 2. On commande ainsi les interrupteurs S2 et S3 de manière à ce que ces derniers soient passants pour que le courant positif i1 fourni par la première unité de stockage d'énergie électrique 2 circule de la deuxième borne 7 vers la première borne 6 du solénoïde 4. L'interrupteur 16 est à ce stade commandé pour être ouvert, de manière à ce que seule la première unité de stockage d'énergie électrique 2 puisse alimenter le solénoïde 4.The switching system 5 is first controlled so as to charge the solenoid 4 from the first electrical energy storage unit 2, as shown in FIG. figure 2 . The switches S2 and S3 are thus controlled in such a way that the latter pass so that the positive current i 1 supplied by the first electrical energy storage unit 2 flows from the second terminal 7 to the first terminal 6 of the solenoid 4. The switch 16 is at this stage controlled to be open, so that only the first electrical energy storage unit 2 can feed the solenoid 4.

Cette circulation du courant positif i1 dans le solénoïde 4 induit un champ magnétique B 1. Ce champ magnétique exerce par exemple une force sur l'aiguille de l'injecteur qui ne permet pas le déplacement de cette aiguille, par exemple parce que ladite force tend à déplacer l'aiguille au-delà d'une position dans laquelle elle est déjà en butée. Le courant i1 circulant dans le solénoïde peut être mesuré dans l'organe de mesure 12 du premier bras 8. Le solénoïde 4 est ainsi magnétisé.This circulation of the positive current i 1 in the solenoid 4 induces a magnetic field B 1 . This magnetic field exerts for example a force on the needle of the injector which does not allow the displacement of this needle, for example because said force tends to move the needle beyond a position in which it is already in abutment. The current i 1 flowing in the solenoid can be measured in the measuring member 12 of the first arm 8. The solenoid 4 is thus magnetized.

On commande ensuite, comme représenté sur la figure 3, le système de commutation 5 de manière à ce que l'énergie préalablement accumulée dans le solénoïde soit transférée au condensateur 3. Les interrupteurs S2 et S3 sont alors ouverts tandis que les interrupteurs S1 et S4 sont commandés pour être à l'état passant, tout comme l'interrupteur 16. Du fait de cette configuration du système de commutation 5 et du choix d'une diode pour réaliser le premier interrupteur 15, le courant positif i1 qui circulait de la deuxième borne 7 vers la première borne 6 du solénoïde circule dans le condensateur 3, de manière à charger ce dernier. Le courant i1 circulant dans le solénoïde peut être mesuré dans l'organe de mesure 12 du deuxième bras 8. Aucun courant ne circule à ce stade vers la première unité de stockage d'énergie électrique 2. On transfère ainsi l'énergie du solénoïde 4 vers le condensateur 3.We then order, as shown on the figure 3 the switching system 5 so that the energy previously accumulated in the solenoid is transferred to the capacitor 3. The switches S2 and S3 are then open while the switches S1 and S4 are controlled to be in the on state, just as the switch 16. Because of this configuration of the switching system 5 and the choice of a diode to make the first switch 15, the positive current i 1 which circulated from the second terminal 7 to the first terminal 6 of the solenoid circulates in the capacitor 3, so as to load the latter. The current i 1 flowing in the solenoid can be measured in the measuring member 12 of the second arm 8. No current flows at this stage to the first electrical energy storage unit 2. The energy of the solenoid is thus transferred. 4 to the capacitor 3.

On commande ensuite, comme représenté sur la figure 4, le système de commutation 5 de manière à ce qu'un courant positif i2 fourni par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique 3 préalablement chargée circule de la première borne 6 vers la deuxième borne 7 du solénoïde. Dans ce but, les interrupteurs S1, S4 et l'interrupteur 16 sont passants tandis que les interrupteurs S2 et S3 sont ouverts. Le courant i2 circulant dans le solénoïde peut être mesuré dans l'organe de mesure 12 du deuxième bras 8We then order, as shown on the figure 4 , the switching system 5 so that a positive current i 2 supplied by the second previously charged electrical energy storage unit 3 flows from the first terminal 6 to the second terminal 7 of the solenoid. For this purpose, the switches S1, S4 and the switch 16 are on while the switches S2 and S3 are open. The current i 2 flowing in the solenoid can be measured in the measuring member 12 of the second arm 8

La tension appliquée par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique 3 aux bornes du solénoïde 4 est par exemple alors de l'ordre de 80 V. Cette alimentation électrique du solénoïde 4 par la deuxième unité de stockage d'énergie électrique 3 induit un champ magnétique B 2 de direction opposée à celle du champ B 1 ci-dessus. Une force peut alors être exercée sur l'aiguille de l'injecteur et déplacer celle-ci dans une position dans laquelle du carburant est injecté dans la chambre de combustion du moteur thermique du véhicule.The voltage applied by the second electric energy storage unit 3 to the terminals of the solenoid 4 is for example then of the order of 80 V. This power supply of the solenoid 4 by the second electrical energy storage unit 3 induces a magnetic field B 2 opposite direction to that of the field B 1 above. A force can then be exerted on the needle of the injector and move it into a position in which fuel is injected into the combustion chamber of the engine of the vehicle.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple d'application à l'injection de carburant qui vient d'être décrit.The invention is not limited to the example of application to the fuel injection which has just been described.

Dans le cadre d'une utilisation dans un véhicule comprenant un moteur thermique, l'invention peut par exemple être appliquée à:

  • la commande d'une électro-vanne, par exemple d'une électro-vanne de purge canister,
  • la commande d'un moteur à courant continu d'un actionneur électrique du circuit d'admission ou d'échappement du moteur thermique, par exemple la commande d'un moteur actionnant une vanne EGR ou de toute autre vanne du circuit d'admission ou d'échappement, ou
  • la commande d'un moteur de compresseur électrique de suralimentation du moteur thermique du véhicule.
In the context of use in a vehicle comprising a heat engine, the invention may for example be applied to:
  • the control of a solenoid valve, for example a canister bleed solenoid valve,
  • the control of a DC motor of an electric actuator of the intake or exhaust circuit of the heat engine, for example the control of a motor actuating an EGR valve or any other valve of the intake circuit or exhaust, or
  • the control of an electric supercharger motor of the engine of the vehicle.

L'expression « comprenant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.The expression "comprising a" shall be understood as synonymous with the expression "including at least one" unless the contrary is specified.

Claims (10)

  1. Electrical circuit (1) for the excitation of at least one electromagnet (4), comprising:
    - an inductor (4) forming the electromagnet, said inductor (4) extending between a first terminal (6) and a second terminal (7),
    - a first electrical energy storage unit (2),
    - a second electrical energy storage unit (3), and
    - a switching system (5) interposed between the inductor (4) and the electrical energy storage units (2, 3), characterized in that the switching system (5) is configured to:
    - enable positive electric current (i1) originating from the first electrical energy storage unit (2) to flow from the second (7) to the first (6) terminal of the inductor (4), so as to perform a first charging of the inductor (4),
    - enable positive electric current (ii) flowing from the second (7) to the first (6) terminal of the inductor (4) to flow into the second electrical energy storage unit (3), and
    - enable positive electric current (i2) originating from the second electrical energy storage unit (3) to flow from the first (6) to the second (7) terminal of the inductor (4), so as to perform a second charging of the inductor (4).
  2. Electrical circuit according to Claim 1, the switching system (5) comprising an H-bridge.
  3. Electrical circuit according to Claim 2, the H-bridge comprising two arms (8), each extending between one and the same input terminal (9) and one and the same output terminal (10), each arm (8) comprising two switches (11) between which a centre tap (13) is linked to a respective terminal (6, 7) of the inductor (4).
  4. Electrical circuit according to Claim 3, the switching system (5) comprising at least one first switch (15) arranged between the first electrical energy storage unit (2) and the input terminal (9) of the H-bridge.
  5. Electrical circuit according to Claim 3 or 4, the switching system (5) comprising at least one second switch (16) arranged between the second electrical energy storage unit (3) and the input terminal (9) of the H-bridge.
  6. Circuit according to any one of the preceding claims, the first electrical energy storage unit (2) being a battery.
  7. Circuit according to any one of the preceding claims, the second electrical energy storage unit (3) being a capacitor.
  8. Method for the excitation of at least one electromagnet (4) with the aid of an electrical circuit (1) comprising, in addition to said electromagnet formed by an inductor (4) extending between a first (6) and a second (7) terminal, a first electrical energy storage unit (2), a second electrical energy storage unit (3) and a switching system (5) interposed between the electrical energy storage units (2, 3) and the inductor (4), in which method, in the following order:
    - the switching system (5) is controlled such that a positive current (ii) supplied by the first electrical energy storage unit (2) flows from the second terminal (7) to the first terminal (6) of the inductor (4), so as to perform a first charging of said inductor (4),
    - the switching system (5) is controlled such that a positive current (ii) flowing from the second terminal (7) to the first terminal (6) of the inductor (4) feeds the second electrical energy storage unit (3), so as to transfer the energy accumulated in the inductor (4) thereto, and
    - the switching system (5) is controlled such that a positive current (i2) supplied by the second electrical energy storage unit (3) flows from the first terminal (6) to the second terminal (7) of the inductor (4), so as to perform a second charging of the inductor (4).
  9. Method according to Claim 8, wherein the voltage applied to the inductor (4) by the first electrical energy storage unit (2) during the first charging of the inductor (4) is lower than the voltage applied to the inductor by the second electrical energy storage unit (3) during the second charging of the inductor (4).
  10. Method according to Claim 9, wherein the first electrical energy storage unit (2) is a battery and wherein the second electrical energy storage unit (3) is a capacitor.
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