FR2967838A1 - Power supply system for supplying power to e.g. electric brake, in motor vehicle, has controllable MOSFET across which voltage is applied, and detection device detecting alteration of controllable MOSFET - Google Patents
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Abstract
Description
Système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile Electricity supply system for consumer organs equipping a motor vehicle
L'invention est du domaine des systèmes d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile. Elle a pour objet un tel système d'alimentation ainsi qu'un procédé pour la mise en oeuvre d'un tel système d'alimentation. The invention is in the field of electrical energy supply systems consumer organs equipping a motor vehicle. It relates to such a power system and a method for implementing such a power system.
Le document FR 2,853,154 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) décrit un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs d'énergie électrique qui sont embarqués à bord d'un véhicule automobile. De tels organes consommateurs sont par exemple un démarreur, des organes de direction assistée, de frein électrique, etc... Le système d'alimentation comprend des moyens formant générateur d'énergie électrique et comportant un alternateur entraîné par un moteur électrique. La sortie de l'alternateur est raccordée par un réseau électrique à des premiers moyens de stockage d'énergie électrique, par exemple formés par une batterie de stockage. Le réseau électrique raccorde aussi la sortie du générateur d'énergie électrique à au moins un premier organe consommateur et à au moins un deuxième organe consommateur. Plus particulièrement, le premier organe consommateur est un organe consommateur permanent du véhicule tandis que le deuxième organe consommateur est un organe consommateur temporaire ou transitoire. The document FR 2,853,154 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) describes a system for supplying electric energy to electrical energy consuming members which are loaded on board a motor vehicle. Such consumer devices are, for example, a starter, power steering devices, electric brakes, etc. The power system comprises means forming an electrical energy generator and comprising an alternator driven by an electric motor. The output of the alternator is connected by an electrical network to first electrical energy storage means, for example formed by a storage battery. The electrical network also connects the output of the electrical energy generator to at least a first consumer member and at least a second consumer member. More particularly, the first consumer member is a permanent consumer member of the vehicle while the second consumer member is a temporary or transient consumer member.
Le second organe consommateur est raccordé au réseau électrique par l'intermédiaire de moyens formant une source d'énergie électrique auxiliaire. Cette dernière comporte des seconds moyens de stockage d'énergie électrique, un alternateur et des moyens de commutation. Les moyens de commutation sont pilotés par des moyens de commande pour permettre une charge des seconds moyens de stockage et un raccordement en série de ceux-ci avec le second organe consommateur, afin d'assurer son alimentation lors de certaines phases de vie du véhicule automobile. Par ailleurs, il est également possible de recharger les seconds moyens de stockage par l'intermédiaire d'un convertisseur DC/DC relié à ces derniers. The second consumer member is connected to the electrical network via means forming a source of auxiliary electrical energy. The latter comprises second electrical energy storage means, an alternator and switching means. The switching means are controlled by control means to enable charging of the second storage means and a connection in series thereof with the second consumer member, to ensure its supply during certain phases of life of the motor vehicle . Moreover, it is also possible to recharge the second storage means via a DC / DC converter connected thereto.
Les moyens de commutation comportent un pont en H dont deux branches supérieures sont raccordées au réseau électrique et comportent chacune un organe commutateur à semi-conducteur commandable. L'une des branches inférieures est raccordée à la masse et comporte également un organe commutateur à semi-conducteur commandable tandis que l'autre des branches inférieures est raccordée au second organe consommateur. The switching means comprise an H bridge whose two upper branches are connected to the electrical network and each comprise a controllable semiconductor switch element. One of the lower legs is connected to ground and also has a controllable semiconductor switch member while the other of the lower legs is connected to the second consumer member.
Dans le cas fréquent où les organes commutateurs à semi-conducteur commandable comprennent des transistors à effet de champ à grille isolée, tels que des Mosfets à canal N, qui sont montés en parallèle les uns aux autres, ces derniers sont susceptibles d'être détériorés par un profil de sollicitation en courant exceptionnel et/ou par un défaut obtenu lors du procédé de fabrication, tel qu'un défaut à l'intérieur d'une soudure d'un composant sur une carte électronique, et/ou un défaut présent à l'intérieur d'un des Mosfets à canal N. Dans ce cas, il en découle de manière préjudiciable une détérioration des Mosfets à canal N. Une liaison électrique entre les premiers moyens de stockage d'énergie électrique et le réseau électrique est interrompue, ce qui induit une perte de soutien-batterie, pour finalement annuler au moins partiellement une contribution de cette liaison électrique à une sécurisation du réseau électrique. Il en résulte que l'alternateur alimente seul le réseau électrique, ce qui induit une alimentation instable, notamment lors de l'activation de seconds organes consommateurs à fort gradient de courant. Aussi, des fonctions essentielles pour la sécurité du véhicule automobile sont potentiellement menacées, tels qu'une fonction de freinage ABS, une fonction ESP, une fonction DAE ou analogue, ce qu'il est souhaitable d'éviter. In the frequent case where the controllable semiconductor switching members comprise insulated gate field effect transistors, such as N-channel Mosfets, which are connected in parallel with each other, the latter may be deteriorated. by an exceptional current biasing profile and / or by a defect obtained during the manufacturing process, such as a defect inside a welding of a component on an electronic card, and / or a defect present at the interior of one of the N-channel Mosfets. In this case, the deterioration of the N-channel Mosfets is detrimental. An electrical connection between the first means of storing electrical energy and the electrical network is interrupted. which induces a loss of battery-support, to finally cancel at least partially a contribution of this electrical connection to a securing of the electrical network. As a result, the alternator only feeds the electrical network, which induces an unstable power supply, especially when activating second consumer bodies with a high current gradient. Also, essential functions for the safety of the motor vehicle are potentially threatened, such as an ABS braking function, an ESP function, a DAE function or the like, which it is desirable to avoid.
Le but de la présente invention est de proposer un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile qui est apte à empêcher une détérioration d'organes commutateurs à semi-conducteur commandable que comporte ledit système d'alimentation. The object of the present invention is to provide a system for supplying electrical energy to consumer bodies fitted to a motor vehicle which is capable of preventing a deterioration of controllable semiconductor switching devices that comprises said power supply system.
Plus particulièrement, le but de la présente invention est de protéger les organes commutateurs à semi-conducteur commandable à l'encontre de variations de tension qui sont d'une amplitude comprise entre 1 V et 4V, préférentiellement entre 1,5V et 3V et d'une durée comprise entre quelques minutes et plusieurs dizaines de minutes. More particularly, the object of the present invention is to protect controllable semiconductor switching devices against voltage variations which are of an amplitude of between 1 V and 4V, preferably between 1.5V and 3V, and a duration of between a few minutes and several tens of minutes.
Un système de la présente invention est un système d'alimentation d'une pluralité d'organes consommateurs. Le système d'alimentation comprend au moins un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable, aux bornes duquel est appliquée une tension Vdiff, et au moins un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable. A system of the present invention is a power system of a plurality of consumer organs. The power supply system comprises at least one first controllable semiconductor switch element, across which a voltage Vdiff is applied, and at least one second controllable semiconductor switch element.
Selon la présente invention, le système d'alimentation comprend un dispositif de détection d'une altération du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable. According to the present invention, the power supply system comprises a device for detecting an alteration of the first controllable semiconductor switch element.
Le dispositif de détection comprend préférentiellement un filtre passe-bas. The detection device preferably comprises a low-pass filter.
Le dispositif de détection comprend préférentiellement un filtre passe-haut associé à un circuit de détection d'enveloppe. The detection device preferably comprises a high-pass filter associated with an envelope detection circuit.
Le filtre passe-bas d'une part et le filtre passe-haut et le circuit de détection d'enveloppe d'autre part sont avantageusement montés en parallèle l'un de l'autre. The low-pass filter on the one hand and the high-pass filter and the envelope detection circuit on the other hand are advantageously mounted in parallel with each other.
Un procédé pour la mise en oeuvre d'un tel système d'alimentation est principalement reconnaissable en ce que le procédé comporte : - une étape de calcul d'une tension moyenne prise par la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-bas, - une étape de calcul d'une composante sinusoïdale de la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-haut et du circuit de détection d'enveloppe. A method for implementing such a power supply system is mainly recognizable in that the method comprises: a step of calculating a mean voltage taken by the voltage Vdiff, starting from the implementation of the filter low-pass, - a step of calculating a sinusoidal component of the voltage Vdiff, from the implementation of the high-pass filter and the envelope detection circuit.
Le procédé comporte préférentiellement une étape finale de mise en garde d'un utilisateur du véhicule automobile. The method preferably comprises a final warning step of a user of the motor vehicle.
Le procédé comporte avantageusement une étape terminale de fermeture du deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable. The method advantageously comprises a closing step of closing the second controllable semiconductor switch element.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'un exemple de réalisation, en 10 relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d'un système d'alimentation selon la présente invention. La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de sécurisation constitutif du système d'alimentation illustré sur la figure précédente. 15 Sur la figure 1, est représenté un système d'alimentation 1 en énergie électrique d'une pluralité d'organes consommateurs 2,3 d'une telle énergie qui équipent un véhicule automobile. Les organes consommateurs 2,3 sont notamment au moins un organe consommateur permanent 2, tel qu'un démarreur du véhicule 20 automobile ou analogue, et au moins un organe consommateur transitoire 3, tel qu'une installation de climatisation, un organe de direction assistée, un frein électrique, etc... L'organe consommateur permanent 2 est indispensable à la mise en marche du véhicule automobile alors que l'utilisation de l'organe consommateur transitoire 3 est accessoire et/ou temporaire. 25 Le système d'alimentation 1 forme un réseau électrique reliant entre eux les organes consommateurs 2,3 et comprenant d'autres éléments électriques. Other features and advantages of the present invention will become apparent on reading the description which will be given of an exemplary embodiment, in relation to the figures of the attached plates in which: FIG. 1 is a diagrammatic view of a feeding system according to the present invention. Figure 2 is a schematic view of a securing device constituting the power system illustrated in the previous figure. FIG. 1 shows a system 1 for supplying electrical energy to a plurality of consumer members 2,3 of such energy that are fitted to a motor vehicle. The consumer members 2, 3 are in particular at least one permanent consumer unit 2, such as a motor vehicle starter or the like, and at least one transient consumer element 3, such as an air-conditioning system, a power steering device. , an electric brake, etc ... The permanent consumer body 2 is essential for starting the motor vehicle while the use of the transient consumer body 3 is incidental and / or temporary. The feed system 1 forms an electrical network interconnecting the consumer members 2,3 and comprising other electrical elements.
Schématiquement, le système d'alimentation 1 comprend une ligne principale 4 30 qui comprend successivement une alimentation externe 5, tel qu'un chargeur externe ou analogue, une batterie principale 6 du véhicule automobile ou analogue, une résistance principale 7 et l'organe consommateur permanent 2. Schematically, the power supply system 1 comprises a main line 4 which successively comprises an external power supply 5, such as an external charger or the like, a main battery 6 of the motor vehicle or the like, a main resistor 7 and the consumer device permanent 2.
La ligne principale 4 comprend un premier point de dérivation 8, situé entre l'alimentation externe 5 et la batterie principale 6, et un deuxième point de dérivation 9, situé entre l'organe consommateur permanent 2 et une masse 10. The main line 4 comprises a first bypass point 8 situated between the external power supply 5 and the main battery 6, and a second bypass point 9 situated between the permanent consumer unit 2 and a mass 10.
Une ligne de dérivation 11 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne de dérivation 11 comprend, schématiquement et successivement depuis le premier point de dérivation 8 jusqu'au deuxième point de dérivation 9, une résistance de dérivation 12, une inductance de dérivation 13 et l'organe consommateur transitoire 3. A branch line 11 extends between the first branch point 8 and the second branch point 9. The branch line 11 comprises, schematically and successively from the first branch point 8 to the second branch point 9, a shunt resistor 12, a shunt inductance 13 and the transient consumer element 3.
Une ligne secondaire 16 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne secondaire 16 comprend un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18, tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18 sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. Lesdits transistors 18 sont soumis à une tension Vdiff. A secondary line 16 extends between the first branch point 8 and the second branch point 9. The secondary line 16 comprises a first controllable semiconductor switch member 17 consisting of a plurality of gate field effect transistors. 18, such as N-channel Mosfets. Said transistors 18 are for example six in number and are mounted parallel to each other. Said transistors 18 are subjected to a voltage Vdiff.
Le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 est lui- même relié d'une part à un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 et à un stockeur d'énergie électrique 22 de type connu. Le stockeur d'énergie électrique 22 comprend par exemple une pluralité de super-condensateurs 23. Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est par exemple constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18', tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18' sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. The first controllable semiconductor switch element 17 is itself connected on the one hand to a second controllable semiconductor switch element 21 and to an electrical energy storage device 22 of known type. The electrical energy store 22 comprises, for example, a plurality of supercapacitors 23. The second controllable semiconductor switch element 21 consists, for example, of a plurality of insulated gate field effect transistors 18 ', such as N-channel Mosfets. Said transistors 18 'are for example six in number and are mounted parallel to one another.
Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est relié à un point d'accroche 24 de la ligne secondaire 16 par l'intermédiaire d'une résistance 25 et d'une inductance de lissage 26. Le point d'accroche 24 est situé entre le premier point nodal 14 et le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. The second controllable semiconductor switch member 21 is connected to a point of attachment 24 of the secondary line 16 via a resistor 25 and a smoothing inductor 26. The hook point 24 is located between the first node 14 and the first controllable semiconductor switch 17.
La présente invention propose d'équiper le système d'alimentation 1 d'un dispositif de détection 19 d'une altération du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17, un tel dispositif de détection 19 étant plus particulièrement visible sur la figure 2. The present invention proposes to equip the supply system 1 with a detection device 19 of an alteration of the first controllable semiconductor switch element 17, such a detection device 19 being more particularly visible in FIG. 2.
Le dispositif de détection 19 comprend : - Un filtre passe-bas 27, indifféremment du premier ordre, du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur, - Un filtre passe-haut 29 précédant un circuit de détection d'enveloppe 30. The detection device 19 comprises: a low-pass filter 27, indifferently of the first order, of the second order or of a higher order, a high-pass filter 29 preceding an envelope detection circuit 30.
Le filtre passe-bas 27 est apte à évaluer une tension moyenne 28 aux bornes du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. La tension moyenne 28 équivaut à zéro lorsque le premier organe commutateur à semi- conducteur commandable 17 est fermé et prend une valeur non-nulle lorsque le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 est détruit. The low-pass filter 27 is able to evaluate an average voltage 28 across the first controllable semiconductor switch member 17. The average voltage 28 equals zero when the first controllable semiconductor switch member 17 is closed and takes a non-zero value when the first controllable semiconductor switch member 17 is destroyed.
Le filtre passe-haut 29 et le circuit de détection d'enveloppe 30 sont aptes à analyser une composante sinusoïdale 31 de la tension Vdiff, à l'intérieur d'une bande de fréquence compatible d'une boucle de régulation d'un alternateur, non représenté sur la figure, constitutif du stockeur d'énergie électrique 22. The high-pass filter 29 and the envelope detection circuit 30 are able to analyze a sinusoidal component 31 of the voltage Vdiff, within a compatible frequency band of a regulator loop of an alternator. not shown in the figure constituting the electrical energy storage 22.
Ces dispositions sont telles que le dispositif de détection 19 est finalement propre à identifier une absence du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 pendant un laps de temps choisi. Il en découle une détection de la perte éventuelle de connexion entre les organes consommateurs 2,3 et la batterie principale 6. These arrangements are such that the detection device 19 is finally able to identify an absence of the first controllable semiconductor switch member 17 for a selected period of time. This results in detection of the possible loss of connection between the consumer organs 2,3 and the main battery 6.
Ces dispositions permettent soit une mise en garde d'un utilisateur du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une interface homme-machine adéquate, soit une fermeture du deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 afin de mettre en série le stockeur d'énergie électrique 22 avec la batterie principale 6 et ainsi restaurer la connexion de masse. These arrangements allow either a warning of a user of the motor vehicle via a suitable human-machine interface, or a closure of the second controllable semiconductor switch member 21 to put the storage device in series. electrical energy 22 with the main battery 6 and thus restore the ground connection.
Plus particulièrement, le filtre passe-bas 27 est formé d'un couple résistance- capacité, le filtre passe-haut 29 est formé d'un couple capacité-résistance et le circuit de détection d'enveloppe 30 est formé d'un couple diode-capacité. More particularly, the low-pass filter 27 is formed of a resistance-capacitance pair, the high-pass filter 29 is formed of a capacitance-resistance pair and the envelope detection circuit 30 is formed of a diode couple. -capacity.
Afin d'éviter des problèmes d'erreur de détection, la sortie des filtres susvisés 27,29 est ignoré dans le cas où le deuxième organe commutateur à semi- conducteur commandable 21 est en position fermée puisque dans ce cas, le courant électrique passe à travers le stockeur d'énergie électrique 22. In order to avoid detection error problems, the output of the abovementioned filters 27, 29 is ignored in the case where the second controllable semiconductor switch element 21 is in the closed position since in this case the electric current is switched to through the electrical energy store 22.
Ces dispositions permettent, en cas de détérioration du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17, soit de mettre en évidence l'existence d'une tension moyenne non nulle obtenue en soustrayant à la tension aux bornes de l'alternateur la tension aux bornes de la batterie principale 6, soit de mettre en évidence l'existence la composante sinusoïdale 31 incluse dans les formes d'ondes de la tension Vdiff, y compris si la tension moyenne 28 est proche de zéro.20 These arrangements make it possible, in the event of damage to the first controllable semiconductor switch element 17, either to demonstrate the existence of a non-zero mean voltage obtained by subtracting from the voltage at the terminals of the alternator the voltage at the terminals of the main battery 6, or to highlight the existence of the sinusoidal component 31 included in the waveforms of the voltage Vdiff, including if the average voltage 28 is close to zero.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
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| CA | Change of address |
Effective date: 20180312 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA, FR Effective date: 20180312 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20180731 |