FR2870996A1 - Protection de circuit electrique en mode veille pour vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention propose un dispositif de protection de circuit électrique en mode veille pour véhicules, adaptable sur un véhicule ayant un réseau de distribution d'énergie électrique (1) alimenté en parallèle depuis la batterie (2) par un circuit de courant fort (3) ayant au moins un relais de commutation de puissance (4) et par un circuit de courant de veille (5) ayant au moins un fusible de protection (6). Le dispositif comprend des moyens de disjonction (7) pour provoquer le claquage du fusible de protection (6) si le courant de veille (Iv) parcourant le circuit de veille (5) devient anormalement élevé. Des moyens de commande (8) mesurent le courant de veille (Iv) et provoquent la commutation des moyens de disjonction (7) si le courant de veille (Iv) est supérieur à un seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un seuil de durée déterminé.

Description

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Dans certains véhicules automobiles de conception récente, comportant de nombreux équipements électroniques qui restent en permanence sous tension lorsque le véhicule est en mode veille, on a pu constater des départs de feu en l'absence du conducteur.

De tels événements sont naturellement très dommageables, car les conséquences peuvent être d'autant plus grandes que le véhicule n'est pas surveillé au moment de l'incident, et le départ de feu peut être catastrophique en se communiquant à l'ensemble du véhicule, puis à l'environnement, par exemple un garage et un bâtiment dans lequel se trouve le véhicule lors de l'incident.

On a pu déterminer que la cause probable de tels incidents réside dans le fait que de l'humidité peut s'infiltrer dans certains boîtiers électroniques, provoquant une modification de l'impédance de certaines parties des circuits électroniques qui se mettent à conduire de façon anormale un courant électrique, provoquant ensuite un échauffement progressif latent puis une inflammation du boîtier.

Jusqu'à présent, les circuits électroniques sont protégés par des fusibles connectés en série. Pour cela, le véhicule comprend un réseau de distribution d'énergie électrique auquel sont connectés tous les organes électriques du véhicule, à savoir d'une part les équipements électroniques qui restent en permanence sous tension lorsque le véhicule est en mode veille, et également les organes électriques de puissance du véhicule. Le réseau de distribution d'énergie électrique est alimenté depuis la batterie du véhicule par un circuit de courant fort, comportant au moins un relais de commutation de puissance connecté en série, et comportant au moins un fusible de protection connecté en série. Mais la protection par un simple fusible n'est pas suffisante pour assurer une coupure fiable de tous les courants électriques susceptibles de provoquer un échauffement donnant lieu à l'inflammation du boîtier.

Le problème proposé par la présente invention est ainsi de concevoir un dispositif de protection des circuits électriques et électroniques d'un véhicule en mode veille, le dispositif devant être capable de conduire les courants de fonctionnement normaux des circuits électroniques, à la fois en mode veille et en mode de roulage du véhicule, et de provoquer de manière fiable la coupure d'alimentation des circuits électroniques, en les isolant de la batterie du véhicule, lorsque le véhicule est en mode veille et que l'un au moins des circuits électroniques absorbe un courant d'intensité anormalement élevée pour un tel fonctionnement en mode veille.

4498DEP 2870996 2 L'invention peut en outre, de préférence, assurer la sûreté de fonctionnement du circuit de détection et d'isolement, en réalisant une mesure fiable des courants anormaux, et en réalisant une isolation fiable des circuits électroniques par rapport à la batterie du véhicule.

Simultanément, le dispositif de protection selon l'invention peut avantageusement assurer la sûreté de fonctionnement du circuit de commutation de puissance qui connecte la batterie du véhicule aux organes électriques de puissance du véhicule tels que le démarreur, le circuit d'allumage du moteur, les phares, l'alternateur.

Selon un autre objet, l'invention peut également contribuer à contrôler la qualité du circuit de commutation de puissance, de façon à empêcher les départs de feu dans le circuit de commutation de puissance lui-même.

Selon un autre objet de l'invention, on peut également s'assurer de la fiabilité du dispositif de protection lui-même, pour éviter les mises en protection intempestives, et on peut fournir des signaux d'alarme appropriés pour indiquer l'état du dispositif de protection.

Simultanément, l'invention vise à réaliser la fonction de protection à coût réduit, compatible avec les exigences actuelles de l'industrie automobile.

Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un dispositif de protection d'un circuit électrique de véhicule, insérable dans un circuit de courant de veille entre la batterie et le réseau de distribution d'énergie électrique du véhicule.

Le dispositif de protection de circuits électriques en mode veille pour véhicule selon l'invention est ainsi adaptable sur un véhicule ayant un réseau de distribution d'énergie électrique; selon l'invention, le réseau de distribution d'énergie électrique est alimenté en parallèle depuis la batterie par un circuit de courant fort ayant au moins un relais de commutation de puissance et par un circuit de courant de veille ayant au moins un fusible de protection et des moyens de disjonction pour provoquer le claquage du fusible de protection si le courant de veille parcourant le circuit de veille devient anormalement élevé.

En mode de roulage, le circuit de courant de veille est court-circuité par le relais de commutation de puissance, qui délivre l'énergie électrique de puissance pour tous les organes électriques du véhicule. En mode de veille, le relais de commutation de puissance est ouvert, et l'alimentation des équipements électriques est assurée par le circuit de courant de veille, le courant d'alimentation passant ainsi à travers le fusible de protection.

4498DEP 2870996 3 De préférence, les moyens de disjonction sont adaptés pour provoquer le claquage du fusible de protection si le courant de veille est supérieur à un seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un seuil de durée déterminé.

Selon un mode de réalisation avantageux, adapté aux véhicules légers, le seuil de courant déterminé est d'environ 1 ampère, et le seuil de durée déterminé est d'environ 1 seconde. Toutefois, ces seuils peuvent être adaptés en fonction des caractéristiques propres de chaque type de véhicule.

En pratique, le dispositif de protection selon l'invention peut comprendre des moyens de mesure pour mesurer le courant de veille, des moyens comparateurs pour comparer le courant de veille mesuré à un seuil de courant déterminé et pour produire un signal d'alerte en cas de dépassement, et des moyens de transmission pour transmettre le signal d'alerte à des moyens de disjonction qui connectent sélectivement le fusible de protection aux bornes de la batterie et provoquent ainsi son claquage à réception du signal d'alerte.

Les moyens de disjonction peuvent avantageusement comprendre un thyristor qui assure un claquage irrévocable du fusible de protection lorsque la décision est prise, et ce quelque soit l'état ultérieur du système.

Dans un soucis d'améliorer la fiabilité, on peut prévoir que les moyens de mesure comportent deux dispositifs de mesure distincts produisant deux mesures distinctes du courant de veille, les moyens comparateurs comportent deux dispositifs comparateurs distincts qui comparent les mesures distinctes respectives des deux dispositifs de mesure, et qui les comparent séparément à deux seuils de courant et qui produisent deux signaux d'alerte en cas de dépassement du courant de veille, et les moyens de transmission comportent un circuit OU pour provoquer la commutation des moyens de commutation si l'un ou l'autre des signaux d'alerte est présent.

Pour éviter de provoquer le claquage intempestif du fusible de protection en cas de dépassement transitoire de courte durée qui ne serait pas susceptible de faire courir un risque d'incendie, on doit s'assurer que le courant de veille dépasse le seuil de courant déterminé pendant une durée anormale, et on peut pour cela avantageusement prévoir que les moyens de transmission comprennent en outre des moyens de temporisation pour ne transmettre le signal d'alerte que si celui-ci est présent pendant une durée supérieure au seuil de durée déterminé.

En pratique, les moyens de temporisation peuvent comprendre un compteur, remis à zéro à chaque fois que le signal d'alerte disparaît à son entrée, et assurant un comptage pendant la présence du signal d'alerte à son entrée, de 4498DEP 2870996 4 façon à produire sur sa sortie un signal de commande lorsque le comptage a été effectué pendant le seuil de durée déterminé.

Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de protection peut comprendre un microcontrôleur.

Dans ce cas, l'un des dispositifs comparateurs peut être constitué par le microcontrôleur. On peut ainsi réaliser une comparaison plus précise du courant de veille avec un seuil déterminé, et un comptage plus précis de la durée pendant laquelle le courant de veille dépasse le seuil admissible.

Dans ce cas, on peut prévoir des moyens pour réduire les risques d'erreurs pouvant résulter d'un mauvais fonctionnement du microcontrôleur. Par exemple, plusieurs mesures différentes du courant de veille peuvent être entrées sur des entrées différentes du microcontrôleur, le microcontrôleur peut faire plusieurs comparaisons avec des seuils distincts, et peut produire des ordres de claquage sur plusieurs sorties, un circuit électronique câblé recevant les signaux émis sur lesdites plusieurs sorties du microcontrôleur pour ne commander le claquage que si les ordres de claquage sont présents sur toutes les sorties correspondantes du microcontrôleur. On évite ainsi de provoquer des claquages intempestifs pouvant par exemple résulter d'un défaut de programmation du microcontrôleur.

Pour des raisons de sécurité, il peut s'avérer important de signaler un éventuel claquage intempestif du fusible pendant le roulage du véhicule. En effet, un tel claquage intempestif interdirait le démarrage ultérieur du véhicule après un arrêt volontaire. Pour permettre cela, le microcontrôleur peut également piloter une source de courant intermittente, pour produire un courant de contrôle qui module le courant de veille et permet au microcontrôleur de vérifier ainsi la présence et le bon état du fusible de protection si les moyens de mesure de courant de veille ne détectent pas une modification du courant de veille par la source de courant intermittente.

Le dispositif de protection peut en outre comporter des moyens pour vérifier l'état de bon fonctionnement du ou des relais de commutation de puissance. Cette vérificatiôn peut se faire en scrutant l'évolution du courant de veille lors des commutations des relais de commutation de puissance, et, éventuellement, en provoquant des commutations de courte durée de ces relais de commutation de puissance. Les commutations de courte durée peuvent d'une part faciliter la mesure du courant de veille pour le contrôle de l'état des contacts des relais de commutation de puissance, et d'autre part nettoyer les contacts des relais de commutation de puissance par la répétition des arcs électriques et des 4498DEP 2870996 5 frottements mécaniques sur les contacts. On prévoit pour cela des moyens de commande qui provoquent des commutations intermittentes du ou des relais de commutation de puissance du circuit de courant fort.

De préférence, le circuit de courant fort comporte deux circuits parallèles ayant chacun un relais de commutation de puissance piloté par un circuit de commande distinct, eux-mêmes temporisés et pilotables de façon intermittente par une sortie distincte du microcontrôleur, de sorte que le microcontrôleur peut provoquer des commutations distinctes et intermittentes des relais de commutation de puissance.

Afin d'assurer le bon niveau de sûreté de fonctionnement, les commandes intermittentes en provenance du microcontrôleur se font au travers d'un circuit différenciateur qui permet de maintenir possible la commande des relais de commutation de puissance même en cas de défaillance du microcontrôleur.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 illustre un schéma simplifié d'un dispositif de protection de circuits électriques en mode veille selon l'invention, présentant la fonction essentielle de disjonction par claquage du fusible de protection; - la figure 2 illustre un gabarit de protection définissant les conditions de disjonction du système, dans une solution adaptée aux véhicules légers; - la figure 3 est un schéma-bloc illustrant un dispositif de protection de circuits électriques en mode veille selon un autre mode de réalisation de l'invention, présentant des fonctions complémentaires et avec un microcontrôleur assurant l'une des fonctions de comparaison; - la figure 4 représente les composants principaux d'un circuit électronique constituant un dispositif de protection de circuits électriques en mode veille selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel la comparaison est effectuée par deux comparateurs et deux compteurs câblés; - la figure 5 est un diagramme schématique illustrant la structure d'un convertisseur tension/courant inclus dans le circuit de la figure 4; - la figure 6 est un diagramme temporel illustrant le fonctionnement des moyens de contrôle du fusible de protection; et - la figure 7 est un diagramme temporel illustrant la forme d'onde des signaux et courants représentatifs dans le circuit de la figure 4 au cours des principales étapes de fonctionnement.

4498DEP 2870996 6 On a représenté, sur la figure 1, l'implantation générale d'un dispositif de protection de circuits électriques en mode veille dans la distribution électrique d'un véhicule.

Le véhicule est équipé d'un réseau de distribution d'énergie électrique, illustré par le conducteur 1, alimenté en parallèle depuis la batterie 2 par un circuit de courant fort 3 ayant au moins un relais de commutation de puissance 4 et par un circuit de courant de veille 5 ayant au moins un fusible de protection 6.

En mode veille, le relais de commutation de puissance 4 est ouvert, comme indiqué sur la figure, et le réseau de distribution d'énergie électrique 1 est alors alimenté par le circuit de courant de veille 5 à travers le fusible de protection 6.

Le dispositif de protection selon l'invention comprend des moyens de disjonction pour provoquer le claquage du fusible de protection 6 si le courant de veille lv parcourant le circuit de courant de veille 5 devient anormalement élevé.

Pour cela, les moyens de disjonction 7 selon l'invention comprennent des moyens de commutation qui connectent sélectivement le fusible de protection 6 aux bornes de la batterie, et des moyens de commande 8 qui mesurent le courant de veille lv et qui pilotent les moyens de commutation pour connecter le fusible de protection 6 lorsque le courant de veille lv est supérieur à un seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un seuil de durée déterminé Ti (figure 7).

La figure 2 illustre le domaine de fonctionnement des moyens de commande 8. La figure est un diagramme en échelle logarithmique donnant, en fonction de la durée en abscisses et de l'intensité du courant de veille en ordonnées, le domaine D dans lequel il faut produire impérativement le claquage du fusible, le domaine B dans lequel un claquage du fusible peut être autorisé mais n'est pas impératif, et le domaine restant A dans lequel le fusible de protection doit impérativement rester conducteur.

Ainsi, le domaine D de claquage impératif est défini par une intensité de courant de veille supérieur à 1 ampère pendant une durée supérieure ou égale à une seconde. Ces valeurs sont convenables pour le circuit d'un véhicule léger, mais elles peuvent être adaptées.

En pratique, les moyens de commande 8 sont associés à un capteur 9 donnant un signal de mesure du courant de veille lv, et comportent des moyens comparateurs pour comparer le courant de veille lv mesuré à un seuil de courant déterminé et pour produire un signal d'alerte en cas de dépassement. Les moyens de commande 8 comportent en outre des moyens de transmission pour transmettre 4498DEP 2870996 7 le signal d'alerte aux moyens de commutation 7 qui connectent sélectivement le fusible de protection 6 aux bornes de la batterie 2 et provoquent ainsi son claquage à réception du signal d'alerte.

S'agissant d'un dispositif de protection en mode veille destiné à éviter les départs de feu, il est important que le dispositif présente un fonctionnement fiable, et que ce fonctionnement reste fiable même après une grande durée d'attente.

Pour cela, on est conduit, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, illustré sur la figure 3, à dédoubler les moyens de vérification et de commande du claquage du fusible de protection 6.

Sur cette figure, constituée d'un schéma-bloc de ce second mode de réalisation, on retrouve les moyens essentiels du schéma de la figure 1, et ces moyens essentiels sont repérés par les mêmes références numériques.

Le circuit de courant fort 3, qui alimente directement le réseau de distribution d'énergie électrique 1 depuis la batterie 2, comporte deux circuits parallèles 3a et 3b ayant chacun un relais de commutation 4a ou 4b piloté par un circuit de commande distinct 10a ou 10b, les circuits de commande distincts 10a et 10b étant pilotés en parallèle par un circuit OU 11 recevant les ordres de commutation provenant des différents organes du véhicule qui réclament la puissance électrique pour leur fonctionnement. Par exemple, la commande 12a produira la fermeture des relais de commutation de puissance 4a et 4b, simultanément, si l'on veut alimenter le démarreur du véhicule pour la mise en route de son moteur thermique. Selon un autre exemple, la commande 12b provoquera la fermeture des relais de commutation de puissance 4a et 4b si l'on veut allumer les phares du véhicule.

Dans la réalisation illustrée sur la figure 3, les circuits de commande distincts 10a et 10b sont en outre pilotés par un microcontrôleur 13, pour provoquer la fermeture intermittente forcée des relais de commutation de puissance 4a et/ou 4b de manière indépendante, en fonction de signaux présents sur deux sorties 13a et 13b du microcontrôleur 13 et transmis par des condensateurs 44 et 45 (figure 4).

De préférence, les moyens de commande 13, 44 et 45 génèrent alternativement une temporisation T (figure 7) sur l'un des circuits de commande 10a, 10b des relais de commutation de puissance 4a, 4b.

Le circuit de courant de veille 5, qui comprend le fusible de protection 6, est connecté, comme sur la figure 1, entre le pôle positif de la batterie 2 et le pôle positif du réseau de distribution d'énergie électrique 1 du véhicule. Dans ce mode de réalisation, le circuit de courant de veille 5 comporte en série un premier shunt 4498DEP 2870996 14 et un second shunt 15, associés à des circuits de mesure 16 et 17 respectifs distincts, pour produire deux mesures distinctes et indépendantes du courant de veille lv. Chaque circuit de mesure 16 et 17 est associé à un dispositif comparateur distinct, respectivement 18 et 13. Les deux dispositifs comparateurs 18 et 13 comparent séparément les deux mesures de courant à deux seuils de courant, et produisent sur leur sortie respectives 18a et 13c, deux signaux d'alerte en cas de dépassement.

Les signaux d'alerte sont transmis, par des moyens de transmission, à des moyens de disjonction 7 qui assurent alors le claquage du fusible de protection 10 6.

Le claquage du fusible de protection 6 est assuré si l'un au moins des moyens comparateurs 18 ou 13 a détecté un courant de veille lv supérieur à un seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un seuil de durée déterminé.

En pratique, on s'arrange pour que le premier moyen comparateur 13 provoque l'émission d'un signal d'alerte, et donc le claquage du fusible de protection 6, lorsque le courant de veille lv atteint un premier seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un premier seuil de durée déterminé, tandis que le second moyen comparateur 18 provoque l'émission d'un signal d'alerte lorsque le courant de veille lv dépasse un second seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un second seuil de durée déterminé, le premier seuil de courant étant inférieur au second seuil de courant, le premier seuil de durée pouvant aussi être inférieur ou égal au second seuil de durée. Le premier moyen comparateur 13 peut avantageusement être un microcontrôleur. De la sorte, le microcontrôleur 13 constituant un moyen de comparaison plus précis tant en valeur de courant qu'en durée, on provoque normalement le claquage du fusible de protection 6 pour des valeurs de courant et de durée déterminées par le seul microcontrôleur 13 et qui sont donc précises. Le second moyen comparateur 18 est présent pour provoquer le claquage du fusible de protection 6 dans l'hypothèse où le microcontrôleur 13 ne remplirait pas sa fonction, par suite d'une erreur de logiciel ou d'une défaillance du circuit.

Dans ce mode de réalisation de la figure 3, qui comporte un microcontrôleur 13, on prévoit en outre que le microcontrôleur 13 pilote, par sa sortie 13d, une source de courant intermittente 19. La source de courant intermittente 19 peut par exemple injecter un courant entre le pôle négatif de la batterie et la portion de circuit de veille située entre le premier shunt 14 et le second shunt 15.

4498DEP 2870996 9 Le microcontrôleur 13 contient alors une séquence de programme provoquant l'injection intermittente d'un courant supplémentaire 1+ (figure 4), et mesure son effet sur le courant mesuré par l'un des shunts 14 et 15, par exemple le second shunt 15. Par la comparaison du courant injecté et du courant mesuré, le microcontrôleur 13 peut alors détecter soit le bon état du fusible de protection 6, soit son absence par suite d'un claquage intempestif. Le microcontrôleur 13 peut alors émettre un signal d'état sur une sortie de diagnostic 20.

Le microcontrôleur 13 peut également comprendre une séquence de programme provoquant l'émission, sur ses sorties 13a et 13b, de trains d'impulsion de commande pour la commutation forcée des relais de commutation de puissance 4a et/ou 4b, permettant le contrôle de ces relais et éventuellement leur nettoyage.

On considère maintenant la figure 4, qui illustre, de manière plus détaillée, les composants essentiels d'un dispositif de protection de circuits électriques en mode veille selon un autre mode de réalisation de l'invention.

On retrouve, dans ce schéma, le pôle positif de la batterie 2, le réseau de distribution d'énergie électrique 1, le fusible de protection 6, le circuit de courant de veille 5, un premier shunt 14, un second shunt 15, le circuit de courant fort 3 avec deux relais de commutation de puissance 4a et 4b.

Le relais de commutation de puissance 4a est constitué d'un contact 40a actionné par une bobine 41a. De même, le relais de commutation de puissance 4b est constitué schématiquement d'un contact mobile 40b actionné par une bobine 41 b.

Le claquage du fusible de protection 6 est assuré par un thyristor 7, dont le déclenchement par un signal reçu sur sa gâchette 7a connecte le fusible de protection 6 directement aux bornes de la batterie 2.

Le signal de commande du thyristor 7 sur sa gâchette 7a est produit par un transistor 22 dont la base 22a reçoit un signal produit par l'un au moins de deux transistors de transmission 23 et 24. Un transistor d'inhibition 25 bloque le transistor de commande 22 en cas de réception d'un signal d'inhibition sur sa base 25a, interdisant le claquage intempestif du fusible de protection 6 pendant le roulage du véhicule (relais 4a et 4b fermés).

Chacun des transistors de transmission 23 et 24 reçoit, sur sa base respective 23a et 24a, le signal émis à la sortie d'un compteur respectif 26 ou 27 dont l'entrée est pilotée par un comparateur respectif 28 ou 18.

Chaque comparateur 18 ou 28 effectue la comparaison d'un signal de mesure de courant de veille avec un seuil de courant de veille déterminé. La structure de ces comparateurs, illustrée sur la figure 4, est à base d'un 4498DEP 2870996 10 amplificateur opérationnel et de résistances connectées sur les entrées inverseuses et non inverseuses de l'amplificateur opérationnel, comme le comprendra l'homme du métier.

A partir du premier shunt 14, la mesure du courant de veille lv est assurée par un premier circuit de mesure de courant 16 constitué par exemple d'un convertisseur tension-courant qui produit, sur sa sortie 16a, un courant proportionnel au courant de veille lv. Le courant de sortie est envoyé sur un pont diviseur à résistances 29 et 30 dont le point milieu attaque l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel du comparateur 18.

Le seuil de comparaison du premier comparateur 18 est réalisé par une diode Zener 31 connectée comme indiqué sur le schéma.

Une seconde mesure du courant de veille lv est assurée à partir du second shunt 15 par le second circuit de mesure de courant 17. Ce second circuit de mesure 17 peut être également un convertisseur tension-courant qui produit, sur sa sortie 17a, un courant proportionnel au courant de veille lv, et qui est envoyé sur un pont diviseur à résistances 32 et 33 dont le point milieu attaque l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel du second dispositif comparateur 28.

Le seuil de comparaison du second comparateur 28 est de préférence réalisé par des moyens autres que la diode Zener 31, par exemple par une alimentation stabilisée 5 volts afin d'obtenir un seuil de claquage de plus grande précision.

Ainsi, dans ce mode de réalisation de la figure 4, on effectue deux mesures indépendantes du courant de veille lv, avec des moyens de circuits électroniques câblés pour réaliser deux comparaisons distinctes et deux commandes distinctes du moyen de commutation 7.

Les bobines 41a et 41b des relais de commutation de puissance 4a et 4b sont alimentées entre la sortie du circuit de veille 5 connectée au réseau de distribution d'énergie électrique 1 et un transistor de commutation respectif 34 ou 35 qui reçoivent chacun séparément le signal de sortie d'un circuit OU 11.

Les bobines 41a et 41b sont en outre connectées, par deux diodes inverses 37 et 38, à une ligne d'inhibition 39 qui conduit à la base 25a du transistor d'inhibition 25. Les diodes 37 et 38, la ligne 39 et le transistor 25 constituent des moyens qui inhibent les moyens de disjonction 7 pendant l'alimentation du circuit de distribution par le circuit de courant fort 3.

Les transistors de commutation 34 et 35 qui pilotent les bobines 41a et 41b, reçoivent en outre des signaux de commutation provenant de deux sorties 4498DEP 2870996 11 distinctes 13a et 13b du microcontrôleur 13 par l'intermédiaire des condensateurs 44 et 45 qui forment un circuit différenciateur.

Le microcontrôleur 13 reçoit, sur son entrée 13e, l'information de présence d'une commande de commutation des relais de commutation de puissance 4a et 4b en sortie du circuit OU 11.

On retrouve une sortie 13d du microcontrôleur 13, pour piloter la source de courant intermittente 19. Dans la réalisation illustrée, la source de courant intermittente 19 est un transistor 19a dont la base reçoit un signal généré par la sortie 13d et mis en forme par un condensateur 19b, par un transistor 19d et un amplificateur 19e, produisant une commande impulsionnelle. Ainsi, le transistor 19a met en communication avec le pôle négatif de la batterie, avec interposition d'une résistance appropriée, le point intermédiaire 19c entre le premier shunt 14 et le second shunt 15.

Le microcontrôleur 13 comprend une entrée 13f qui reçoit la mesure du courant de veille lv donnée par le premier circuit de mesure de courant de veille 16.

Le microcontrôleur 13 comprend en outre une sortie 13g qui pilote un transistor 46 assurant une modification sélective du seuil de comparaisonde courant de veille lv donné par le premier circuit de mesure 16 et le premier comparateur 18. On met à profit cette modification de comparaison lors des étapes de comparaison du courant de veille lv pendant le fonctionnement du dispositif de protection en mode fort courant.

La figure 5 illustre un diagramme schématique du circuit constituant le convertisseur tension-courant 16 ou le convertisseur tension-courant 17. Il s'agit d'un amplificateur opérationnel 16b dont la sortie attaque la base d'un transistor 16c. La base du transistor 16c est connectée à la sortie 16a, et son émetteur est connecté à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 16b. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 16b est connectée à la borne aval du shunt 14, tandis que l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 16b est en outre connectée à la borne amont du shunt 14 par l'intermédiaire d'une résistance 16d.

Le diagramme de la figure 6 illustre le fonctionnement du dispositif de protection de la figure 4, lors d'un test de présence du fusible de protection 6. Le premier diagramme illustre une forme d'onde en créneau du courant de contrôle 1+ généré par la source de courant intermittente 19, pour moduler le courant de veille lv. Le second diagramme illustre la forme d'onde du courant de veille lv1 dans le premier shunt 14 lorsque le fusible de protection 6 est présent et fonctionnellement correct.

4498DEP 2870996 12 Le troisième diagramme est la forme d'onde du courant de veille Iv2 dans le second shunt 15.

Le quatrième diagramme montre la forme d'ondes du courant Ivl * dans le premier shunt 14 lorsque le fusible de protection 6 a claqué. Le cinquième diagramme temporel montre le courant Iv2* dans le second shunt 15 dans les mêmes conditions.

On comprend que le microcontrôleur 13 peut alors détecter, dans le premier shunt 14, l'absence de courant de contrôle, et en déduire que le fusible de protection 6 a claqué. Il peut alors émettre, sur la sortie 20, un signal d'information pour l'utilisateur.

Le diagramme de la figure 7 illustre le fonctionnement du dispositif de la figure 4 notamment dans une étape B de diagnostic de l'état des relais de commutation de puissance 4a et 4b.

Pour assurer le diagnostic, on prévoit une première séquence de conduction B1 au cours de laquelle le premier relais de commutation de puissance 4a est fermé et le second relais de commutation de puissance 4b est maintenu ouvert. On prévoit également une seconde séquence de conduction B2 au cours de laquelle le second relais de commutation de puissance 4b est fermé et le premier relais de commutation de puissance 4a est maintenu ouvert.

En pratique l'étape de diagnostic B peut se faire lorsque le réseau de distribution d'énergie électrique 1 du véhicule réclame l'établissement d'un courant fort par fermeture des relais de commutation de puissance 4a et 4b. On prévoit alors que le premier relais de commutation de puissance 4a se ferme instantanément, par transmission d'une commande de fermeture immédiate suivant l'état de la sortie 13a du microcontrôleur 13. On prévoit simultanément que le premier relais de commutation de puissance 4b reste ouvert pendant une période de temporisation prédéterminée T, suivant l'état de la sortie 13b (différent de l'état de la sortie 13a), réalisant la seconde séquence de conduction B2. Au prochain démarrage du véhicule, l'état des sorties 13a et 13b sera inversé, permettant ainsi une usure et un nettoyage répartis sur les contacts des deux relais de commutation de puissance 4a et 4b. Au cours de la séquence suivante B3, les deux relais de commutation de puissance 4a et 4b sont simultanément fermés. Ensuite, le premier relais de commutation de puissance 4a est ouvert par une impulsion générée sur la sortie 13a du microcontrôleur 13, ce qui produit la première séquence de conduction BI.

Pendant la première séquence de conduction BI, on mesure à l'entrée 13h la tension aux bornes du transistor de commutation 34 de la bobine 41a du 4498DEP 2870996 premier relais de commutation de puissance 4a, et on compare cette tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut du transistor de commutation 34 si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine 41a si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum.

Pendant la première séquence de conduction, on estime également la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance 4a, par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence d'un courant de contrôle.

En pratique, la mesure de la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance 4a peut se faire par la procédure suivante: en l'absence d'un courant de contrôle, on mesure la tension aux bornes du premier shunt 14; on active la source de courant de contrôle, et on mesure la tension aux bornes du premier shunt 14; on désactive la source de courant de contrôle; on calcule les courants respectifs dans le premier shunt 14 en l'absence et en présence du courant de contrôle, en divisant les tensions précédemment mesurées par la valeur de résistance du premier shunt 14; connaissant la valeur du courant de contrôle, et la valeur des courants dans le premier shunt 14, on en déduit, par des calculs habituellement à la portée de l'homme du métier, la valeur de la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance 4a en fonction des valeurs des autres résistances du circuit de veille, qui elles-mêmes sont connues par construction.

Pendant la seconde séquence de commutation B2, on mesure à l'entrée 13i la tension aux bornes du transistor de commutation 35 de la bobine 41b du second relais de commutation de puissance 4b et on compare la tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut du transistor 35 si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine 41b si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum.

Pendant la seconde séquence de conduction B2, on estime également la résistance de contact du second relais de commutation de puissance 4b par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence du courant de contrôle, par une procédure similaire de celle utilisée pour la mesure de la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance au cours de la première séquence de conduction BI.

Par les mêmes équations de calcul de courant et de résistance de contact, on peut avantageusement prévoir de mesurer de manière périodique le 4498DEP 2870996 14 courant circulant dans les relais de commutation de puissance, de manière à calculer la puissance dans chaque contact.

Connaissant cette puissance, il est alors possible de détecter un stress du relais de commutation de puissance ne permettant plus de garantir un fonctionnement fiable sur la durée de vie du véhicule, et on peut générer une alerte anticipée de défaillance à venir.

Cela permet aussi de détecter une condition de stress extrême, et on peut générer une alerte anticipée de défaillance imminente.

On peut également s'assurer, à tout instant, que le courant parcourant le circuit de veille n'est pas supérieur à une valeur maximale prédéterminée, et générer un signal d'alerte en cas de dépassement.

Le microcontrôleur 13 peut également générer des trains d'impulsions de commande intermittentes sur ses sorties 13a et/ou 13b, provoquant le battement des relais 4a et/ou 4b et assurant ainsi un nettoyage des contacts. Dans ce cas, on peut avantageusement activer la source de courant de contrôle, puis générer les impulsions de commande des relais de commutation de puissance, puis désactiver la source de courant de contrôle.

En considérant à nouveau le diagramme de la figure 7, on peut considérer les autres étapes principales de fonctionnement du dispositif.

On considère en particulier les étapes D, E et F qui sont des étapes de veille.

Pendant l'étape D, le courant lv délivré par le dispositif reste inférieur à un seuil de courant d'un ampère, et atteint le seuil de courant d'un ampère à la fin de l'étape D. Au cours de l'étape E, le courant de veille lv ayant atteint le seuil de déclenchements, on attend une durée prédéfinie Ti avant de commander le claquage par la commande de claquage Cc à la fin de l'étape E. Au cours de l'étape F, le fusible se trouve connecté aux bornes de la batterie, et va fondre en ouvrant définitivement le circuit d'alimentation électrique à l'issue d'un temps de fusion TF qui dépend du type de fusible.

Dans la mise en oeuvre de l'invention, on prévoit que le microcontrôleur 13 contient un programme ayant une séquence de diagnostic de relais B, comprenant la suite des étapes: - prévoir une première séquence de conduction B1 au cours de laquelle le premier 35 relais de commutation de puissance 4a est fermé, et le second relais de commutation de puissance 4b est maintenu ouvert, 4498DEP 2870996 15 - pendant la première séquence de conduction BI, mesurer la tension aux bornes du transistor de commutation 34 de la bobine 41a du premier relais de commutation de puissance 4a et comparer la tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut de transistor si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine 41a si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum, - pendant la première séquence de conduction B1, mesurer la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance 4a par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence d'un courant de contrôle, - prévoir une seconde séquence de conduction B2 au cours de laquelle le second relais de commutation de puissance 4b est fermé, et le premier relais de commutation de puissance 4a est maintenu ouvert, - pendant la seconde séquence de conduction B2, mesurer la tension aux bornes du transistor de commutation 35 de la bobine 41b du second relais de commutation de puissance 4b et comparer la tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut de transistor si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine 41b si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum, - pendant la seconde séquence de conduction B2, mesurer la résistance de contact du second relais de commutation de puissance 4b par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence d'un courant de contrôle, Avantageusement, le microcontrôleur 13 peut contenir un programme qui génère une séquence de contrôle de fusible comprenant les étapes: mesurer le courant de veille, - injecter un courant de contrôle, et mesurer à nouveau le courant de veille en présence du courant de contrôle, - comparer la différence des courants mesurés et du courant de contrôle, en cas de différence, générer un signal de défaut de fusible.

Egalement, le microcontrôleur 13 peut avantageusement contenir un programme qui génère une séquence de nettoyage de relais, comprenant la suite des étapes: - activer la source de courant de contrôle, - générer des impulsions de commande des relais de puissance, pour produire des commutations faisant battre les contacts des relais, - désactiver la source de courant de contrôle.

4498DEP 2870996 La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

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Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de protection de circuits électriques en mode veille pour véhicules, adaptable sur un véhicule ayant un réseau de distribution d'énergie électrique (1), caractérisé en ce que le réseau de distribution d'énergie électrique (1) est alimenté en parallèle depuis la batterie (2) par un circuit de courant fort (3) ayant au moins un relais de commutation de puissance (4) et par un circuit de courant de veille (5) ayant au moins un fusible de protection (6) et des moyens de disjonction (7) pour provoquer le claquage du fusible de protection (6) si le courant de veille (Iv) parcourant le circuit de veille (5) devient anormalement élevé.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de disjonction (7) sont adaptés pour provoquer le claquage du fusible de protection (6) si le courant de veille (Iv) est supérieur à un seuil de courant déterminé pendant une durée supérieure à un seuil de durée déterminé.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil de courant déterminé est d'environ 1 ampère, et le seuil de durée déterminé est d'environ 1 seconde.

4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (14-17) pour mesurer le courant de veille (Iv), des moyens comparateurs (18, 28, 13) pour comparer le courant de veille (Iv) mesuré à un seuil de courant déterminé et pour produire un signal d'alerte en cas de dépassement, et des moyens de transmission (18a, 13c) pour transmettre le signal d'alerte à des moyens de disjonction (7) qui connectent sélectivement le fusible de protection (6) aux bornes de la batterie (2) et provoquent ainsi son claquage à réception du signal d'alerte.

5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent en outre des moyens de temporisation (26, 27) pour ne transmettre le signal d'alerte que si celui-ci est présent pendant une durée supérieure au seuil de durée déterminé.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de temporisation comprennent un compteur (26, 27), remis à zéro chaque fois que le signal d'alerte disparaît à son entrée, et produisant sur sa sortie un signal de commande lorsque le comptage a été effectué pendant le seuil de durée déterminé.

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent deux dispositifs de mesure distincts (16, 17), produisant deux mesures distinctes du courant de veille, les moyens comparateurs comportent deux dispositifs comparateurs distincts (26, 4498DEP.doc 27, 13) qui comparent les mesures distinctes respectives des deux dispositifs de mesure et les comparent séparément à deux seuils de courant en produisant deux signaux d'alerte en cas de dépassement, et les moyens de transmission comportent un circuit OU (11) pour provoquer la commutation des moyens de commutation (7) si l'un ou l'autre des signaux d'alerte est présent.

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend un microcontrôleur (13).

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'un des dispositifs comparateurs est constitué par le microcontrôleur (13).

to 10 Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend une source de courant intermittente (19), pilotée par le microcontrôleur (13), pour produire un courant de contrôle qui module le courant de veille (Iv) et permet au microcontrôleur (13) de vérifier la présence et le bon état du fusible de protection (6).

11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (13, 44, 45), pour provoquer des commutations intermittentes du ou des relais de commutation de puissance (4a, 4b) du circuit de courant fort (3).

12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de courant fort (3) comporte deux circuits parallèles (3a, 3b) ayant chacun un relais de commutation de puissance (4a, 4b) piloté par un circuit de commande distinct (10a, 10b), eux-mêmes temporisés et pilotables de façon intermittente par une sortie distincte du microcontrôleur (13), de sorte que le microcontrôleur peut provoquer des commutations distinctes et intermittentes des relais de commutation de puissance (4a, 4b).

13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de commande (13, 44, 45) génèrent alternativement une temporisation (T) sur l'un des circuits de commande (10a, 10b) des relais de commutation de puissance (4a, 4b).

14 Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le microcontrôleur (13) contient un- programme ayant une séquence de diagnostic de relais (B), comprenant la suite des étapes: - prévoir une première séquence de conduction (B1) au cours de laquelle le premier relais de commutation de puissance (4a) est fermé, et le second relais de 35 commutation de puissance (4b) est maintenu ouvert, - pendant la première séquence de conduction (B1), mesurer la tension aux bornes du transistor de commutation (34) de la bobine (41a) du premier relais de 4498DEP 2870996 19 commutation de puissance (4a) et comparer la tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut de transistor si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine (41a) si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum, - pendant la première séquence de conduction (B1), mesurer la résistance de contact du premier relais de commutation de puissance (4a) par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence d'un courant de contrôle, prévoir une seconde séquence de conduction (B2) au cours de laquelle le second relais de commutation de puissance (4b) est fermé, et le premier relais de commutation de puissance (4a) est maintenu ouvert, - pendant la seconde séquence de conduction (B2), mesurer la tension aux bornes du transistor de commutation (35) de la bobine (41b) du second relais de commutation de puissance (4b) et comparer la tension à un seuil de tension maximum et à un seuil de tension minimum, pour générer un signal de défaut de transistor si la tension excède ledit seuil de tension maximum, et pour générer un signal de défaut de la bobine (41b) si la tension est inférieure audit seuil de tension minimum, - pendant la seconde séquence de conduction (B2), mesurer la résistance de contact du second relais de commutation de puissance (4b) par mesure du courant dans le circuit de veille en présence et en absence d'un courant de contrôle, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le microcontrôleur (13) contient un programme qui génère une séquence de contrôle de fusible comprenant les étapes: - mesurer le courant de veille, - injecter un courant de contrôle, et mesurer à nouveau le courant de veille en présence du courant de contrôle, - comparer la différence des courants mesurés et du courant de contrôle, - en cas de différence, générer un signal de défaut de fusible.

16 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le microcontrôleur (13) contient un programme qui génère une séquence de nettoyage de relais, comprenant la suite des étapes: - activer la source de courant de contrôle, - générer des impulsions de commande des relais de puissance, pour produire des 35 commutations faisant battre les contacts des relais, - désactiver la source de courant de contrôle.

17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (37-39, 25) pour inhiber les moyens de disjonction (7) pendant l'alimentation du circuit de distribution par le circuit de courant fort (3).

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les moyens de disjonction (7) comprennent un thyristor assurant un claquage irrévocable du fusible de protection (6) lorsque la décision est prise, et ce quelque soit l'état ultérieur du système.

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