FR3098009A1 - Coupe-circuit hybride à fonctionnement séquentiel - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un coupe-circuit (100) comprenant : - au moins deux bornes (102, 103) de connexion électrique, - un dispositif électromécanique de coupure (130) comprenant, d’une part, un élément de contact mobile (132) déplaçable entre deux positions, dont une position fermée dans laquelle il ferme le contact électrique entre les deux bornes et une position ouverte dans laquelle il ouvre le contact électrique entre les deux bornes, et, d’autre part, un actionneur (131) adapté à déplacer l’élément de contact mobile entre les positions ouverte et fermée, et - un circuit de pilotage (110) de l’actionneur. Selon l’invention, le coupe-circuit comporte en outre un dispositif électronique de coupure (120) qui comprend un transistor (121) commandé par le circuit de pilotage entre un état ouvert dans lequel il ouvre le contact électrique entre les deux bornes et un état fermé dans lequel il ferme le contact électrique entre les deux bornes. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la sécurité électrique.
Elle concerne plus particulièrement un coupe-circuit pour batterie d’accumulateurs de véhicule automobile, comprenant :
- au moins deux bornes de connexion électrique,
- un dispositif électromécanique de coupure comprenant, d’une part, un élément de contact mobile déplaçable entre deux positions, dont une position fermée dans laquelle il ferme le contact électrique entre deux desdites bornes et une position ouverte dans laquelle il ouvre le contact électrique entre ces deux bornes, et, d’autre part, un actionneur adapté à déplacer l’élément de contact mobile entre les positions ouverte et fermée, et
- un circuit de pilotage de l’actionneur.
- au moins deux bornes de connexion électrique,
- un dispositif électromécanique de coupure comprenant, d’une part, un élément de contact mobile déplaçable entre deux positions, dont une position fermée dans laquelle il ferme le contact électrique entre deux desdites bornes et une position ouverte dans laquelle il ouvre le contact électrique entre ces deux bornes, et, d’autre part, un actionneur adapté à déplacer l’élément de contact mobile entre les positions ouverte et fermée, et
- un circuit de pilotage de l’actionneur.
L’invention s’applique aux coupe-circuit de tout type de véhicules automobiles (voiture, camion, navire, avion, …).
Etat de la technique
Un coupe-circuit permet d’isoler un générateur de tension (typiquement une batterie d’accumulateurs) des organes électriques qu’il alimente en courant (typiquement un démarreur et des accessoires consommateurs de courant).
On connaît actuellement deux types de coupe-circuit utilisables dans les véhicules automobiles, à savoir des coupe-circuit électromécaniques et des coupe-circuit électroniques.
Les coupe-circuit électromécaniques comportent généralement un élément de contact mobile dont la position est commandée au moyen d’une bobine électromagnétique. Ils sont de construction simple et ils présentent un fonctionnement éprouvé ainsi qu’un coût de revient modéré. Ils présentent en revanche une durée de vie limitée, du fait notamment des arcs électriques indésirables et destructeurs qui se produisent aussi bien à la fermeture qu’à l’ouverture du circuit.
Les coupe-circuit électroniques comportent généralement des transistors de type MOSFET (acronyme anglais de « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor », ou transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur). Ils présentent un faible encombrement et une longévité supérieure à celle des coupe-circuit électromécaniques car ils ne souffrent pas du phénomène d'usure des contacts électriques. Toutefois, leurs composants sont sensibles aux forts courants qui peuvent provoquer leur destruction. Il est alors nécessaire de multiplier les transistors pour gérer les forts courants, ce qui rend ces coupe-circuit onéreux.
Présentation de l'invention
La présente invention propose de combiner astucieusement ces deux types de coupe-circuit de façon à n’en reprendre que les avantages.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un coupe-circuit tel que défini dans l’introduction, dans lequel il est prévu un dispositif électronique de coupure qui comprend un transistor commandé par le circuit de pilotage entre un état ouvert dans lequel il ouvre le contact électrique entre deux desdites bornes et un état fermé dans lequel il ferme le contact électrique entre ces deux bornes.
Ainsi, grâce à l’invention, on peut utiliser deux chemins électriques distincts selon que le courant devant traverser le coupe-circuit présente une intensité forte ou faible.
En l’espèce, on peut utiliser le dispositif électronique de coupure pour les courants faibles et le dispositif électromécanique de coupure pour les courants forts.
Il est alors possible d’utiliser un nombre restreint de transistors dans le dispositif électronique de coupure, ce qui permet d’en limiter le coût de revient.
Le nombre de cycles d’ouverture du dispositif électromécanique de coupure se trouvera en outre réduit du fait de son inutilisation pour les courants faibles, ce qui permettra d’accroître la durée de vie du coupe-circuit.
Le fait d’utiliser le dispositif électronique de coupure pour les courants faibles permettra en outre de garantir une résistance électrique faible et stable dans le temps du circuit et d’éviter toute microcoupure du circuit en cas de vibrations.
Enfin, étant donnée l’utilisation réduite qui sera faite du dispositif électromécanique de coupure, il sera possible d’utiliser dans ce dispositif un simple actionneur monostable peu encombrant et peu onéreux.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du coupe-circuit conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile depuis sa position ouverte vers sa position fermée ;
- le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile depuis sa position fermée vers sa position ouverte ;
- le circuit de pilotage est programmé pour fermer le contact électrique entre les deux bornes avec le dispositif électronique de coupure lorsque le courant devant circuler entre les deux bornes présente une intensité faible, et avec le dispositif électromécanique de coupure lorsque le courant devant circuler entre les deux bornes présente une intensité plus forte ;
- l’une des deux bornes étant adaptée à être connectée à un démarreur pour moteur à combustion interne et l’autre des deux bornes étant adaptée à être connectée à une batterie d’accumulateurs, le circuit de pilotage est programmé pour initier une séquence de démarrage du moteur à combustion interne en commandant successivement le placement du transistor à l’état fermé, le déplacement de l’élément de contact mobile en position fermée, le placement du transistor à l’état ouvert, l’attente du démarrage du moteur à combustion interne, le placement du transistor à l’état fermé, et le déplacement de l’élément de contact mobile en position ouverte ;
- comportant une interface de communication adapté à être connectée à réseau multiplexé de communication du véhicule automobile pour y lire des données, et dans lequel le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé au début de la séquence de démarrage et suite au démarrage du moteur à combustion interne après qu’il a lu une donnée prédéterminée correspondante sur le réseau multiplexé de communication ;
- le transistor est du type à effet de champ à grille isolée ;
- le circuit électronique de coupure comporte un second transistor du type à effet de champ à grille isolée, connecté en série avec ledit transistor, en sens inversé, permettant ainsi une coupure du circuit bidirectionnelle ;
- le circuit de pilotage est équipé d’un capteur adapté à mesurer l’intensité du courant entre deux desdites bornes ; En pratique, ce capteur est situé entre le dispositif électromécanique de coupure et l’une desdites bornes et/ou entre le dispositif électronique de coupure et l’une desdites bornes ;
- le circuit de pilotage comporte un moyen de mesure de la tension à l’une au moins des deux bornes ;
- le circuit de pilotage est équipé d’un capteur de température ou d’un bornier pour le branchement d’un capteur de température déporté ;
- le dispositif électromécanique de coupure est équipé d’un dispositif de commande manuelle permettant de forcer le déplacement de l’élément de contact mobile en position fermée ;
- le dispositif électromécanique de coupure et le dispositif électronique de coupure sont logés dans un même boîtier de protection duquel émergent lesdites bornes ;
- il est prévu exactement deux bornes, auquel cas le dispositif électromécanique de coupure et le dispositif électronique de coupure sont connectés électriquement en parallèle ;
- en variante, il est prévu trois bornes, dont une borne d’entrée adaptée à être connectée à une batterie d’accumulateurs, une première borne de sortie adaptée à être connectée à des éléments consommateurs de courant et une seconde borne de sortie adaptée à être connectée à un démarreur, la première borne de sortie étant connectée au dispositif électronique de coupure et la seconde borne de sortie étant connectée au dispositif électromécanique de coupure.
- le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile depuis sa position ouverte vers sa position fermée ;
- le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile depuis sa position fermée vers sa position ouverte ;
- le circuit de pilotage est programmé pour fermer le contact électrique entre les deux bornes avec le dispositif électronique de coupure lorsque le courant devant circuler entre les deux bornes présente une intensité faible, et avec le dispositif électromécanique de coupure lorsque le courant devant circuler entre les deux bornes présente une intensité plus forte ;
- l’une des deux bornes étant adaptée à être connectée à un démarreur pour moteur à combustion interne et l’autre des deux bornes étant adaptée à être connectée à une batterie d’accumulateurs, le circuit de pilotage est programmé pour initier une séquence de démarrage du moteur à combustion interne en commandant successivement le placement du transistor à l’état fermé, le déplacement de l’élément de contact mobile en position fermée, le placement du transistor à l’état ouvert, l’attente du démarrage du moteur à combustion interne, le placement du transistor à l’état fermé, et le déplacement de l’élément de contact mobile en position ouverte ;
- comportant une interface de communication adapté à être connectée à réseau multiplexé de communication du véhicule automobile pour y lire des données, et dans lequel le circuit de pilotage est programmé pour placer le transistor à l’état fermé au début de la séquence de démarrage et suite au démarrage du moteur à combustion interne après qu’il a lu une donnée prédéterminée correspondante sur le réseau multiplexé de communication ;
- le transistor est du type à effet de champ à grille isolée ;
- le circuit électronique de coupure comporte un second transistor du type à effet de champ à grille isolée, connecté en série avec ledit transistor, en sens inversé, permettant ainsi une coupure du circuit bidirectionnelle ;
- le circuit de pilotage est équipé d’un capteur adapté à mesurer l’intensité du courant entre deux desdites bornes ; En pratique, ce capteur est situé entre le dispositif électromécanique de coupure et l’une desdites bornes et/ou entre le dispositif électronique de coupure et l’une desdites bornes ;
- le circuit de pilotage comporte un moyen de mesure de la tension à l’une au moins des deux bornes ;
- le circuit de pilotage est équipé d’un capteur de température ou d’un bornier pour le branchement d’un capteur de température déporté ;
- le dispositif électromécanique de coupure est équipé d’un dispositif de commande manuelle permettant de forcer le déplacement de l’élément de contact mobile en position fermée ;
- le dispositif électromécanique de coupure et le dispositif électronique de coupure sont logés dans un même boîtier de protection duquel émergent lesdites bornes ;
- il est prévu exactement deux bornes, auquel cas le dispositif électromécanique de coupure et le dispositif électronique de coupure sont connectés électriquement en parallèle ;
- en variante, il est prévu trois bornes, dont une borne d’entrée adaptée à être connectée à une batterie d’accumulateurs, une première borne de sortie adaptée à être connectée à des éléments consommateurs de courant et une seconde borne de sortie adaptée à être connectée à un démarreur, la première borne de sortie étant connectée au dispositif électronique de coupure et la seconde borne de sortie étant connectée au dispositif électromécanique de coupure.
L’invention propose également un véhicule automobile comportant une batterie d’accumulateurs, un démarreur, des éléments consommateurs de courant et un coupe-circuit tel que précité.
Préférentiellement, ce véhicule automobile comportera un réseau multiplexé de communication auquel sera connecté le circuit de pilotage du coupe-circuit.
Pour cela, on pourra équiper le coupe-circuit d’un module de communication.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Description détaillée de l'invention
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
Sur la figure 1, on a représenté un premier mode de réalisation d’un coupe-circuit 100 à embarquer dans un véhicule automobile 10, typiquement dans un camion.
Ce coupe-circuit 100 est conçu pour permettre d’isoler électriquement, au besoin, la batterie d’accumulateurs 200 du camion des organes électriques 300, 310, 320 embarqués dans ce camion.
Ici, on pourra considérer que ces organes électriques comportent un démarreur 300 pour moteur à combustion interne, ainsi que des éléments consommateurs de courant 310, 320 de type capacitifs et/ou inductifs.
Le coupe-circuit 100 comprend un boîtier de protection 101 qui délimite un logement à l’intérieur duquel sont situés tous les autres composants de ce coupe-circuit, à l’exception, d’une part, de bornes 102, 103 de connexion qui émergent en partie de ce boîtier afin de permettre la connexion du coupe-circuit 100 à la batterie d’accumulateurs 200 et aux organes électriques 300, 310, 320, et, d’autre part, de borniers de connexion électrique permettant de connecter le coupe-circuit 100 à d’autres organes électriques du camion..
Ce coupe-circuit 100 peut être qualifié d’hybride en ce sens qu’il comporte deux dispositifs différents pour assurer l’ouverture et la fermeture du contact électrique entre ses deux bornes 102, 103.
Il comporte ainsi un dispositif électromécanique de coupure 130 et un dispositif électronique de coupure 120 qui sont branchés en parallèle, qui fonctionnent de manière distincte mais qui sont pilotés par un même circuit de pilotage 110 embarqué dans le boîtier de protection 101.
Le dispositif électromécanique de coupure 130 pourrait être du type de celui décrit dans le document FR2853762. Dans ce document, ce dispositif est qualifié de « bistable » en ce sens qu’il permet de maintenir le contact électrique entre les deux bornes 102, 103 à l’état ouvert ou fermé sans alimentation électrique (l’alimentation électrique n’est nécessaire que pour le faire changer d’état).
Ici, le dispositif électromécanique de coupure 130 étant prévu pour être utilisé à une fréquence restreinte et pour des durées réduites, on préfèrera utiliser, pour des raisons de coût et d’encombrement, un dispositif de type « monostable », dont on peut décrire brièvement la composition.
Comme le montre la figure 1, ce dispositif électromécanique de coupure 130 comprend tout d’abord deux éléments de contact fixe 133, 134 qui sont respectivement connectés « directement » aux bornes 102, 103.
Par « directement », on entend qu’aucun composant électrique ou électronique ne s’interpose entre ces deux éléments.
Le dispositif électromécanique de coupure 130 comporte en outre un élément de contact mobile 132, qui est monté mobile dans le boîtier de protection 101. Cet élément de contact mobile 132 est déplaçable entre deux positions, à savoir une position fermée dans laquelle il s’appuie contre les deux éléments de contact fixe 133, 134 de façon à fermer le contact électrique entre les deux bornes 102, 103 et une position ouverte dans laquelle il s’étend à distance des deux éléments de contact fixe 133, 134 de façon à ouvrir le contact électrique entre les deux bornes 102, 103.
Le dispositif électromécanique de coupure 130 comporte en outre un actionneur 131 adapté à déplacer l’élément de contact mobile 132 entre ses positions ouverte et fermée. Cet actionneur 131 peut par exemple comporter un arbre fixé à l’élément de contact mobile 132, une bobine électromagnétique adaptée à déplacer l’arbre pour forcer l’élément de contact mobile 132 à venir en position fermée lorsqu’elle est alimentée en courant électrique, et un ressort de rappel adapté à ramener sinon l’élément de contact mobile 132 en position ouverte.
Le dispositif électromécanique de coupure 130 présentant un encombrement réduit, le boîtier de protection 101 peut également être peu volumineux.
Comme le montre la figure 1, le dispositif électronique de coupure 120 comporte pour sa part au moins un transistor 121.
De préférence, ce transistor 121 est du type MOSFET (c’est-à-dire à effet de champ et à grille isolée).
Ce transistor 121 comporte un drain et une source connectés directement aux bornes 102, 103, et une grille connectée au circuit de pilotage 110.
On observe que ce transistor 121 est représenté avec une diode 123 sur la figure 1, pour illustrer le fait que ce transistor est adapté à ouvrir le circuit électrique uniquement dans un sens (de la batterie d’accumulateurs 200 vers les organes électriques 300, 310, 320).
Ici, cette fermeture est suffisante pour protéger ces organes électriques 300, 310, 320.
Comme le montre la figure 3, dans le cas où l’on souhaitait isoler complètement la batterie d’accumulateurs 200 des organes électriques 300, 310, 320, on pourrait utiliser en sus de ce premier transistor 121 un second transistor 122 du type MOSFET, connecté en série avec le premier transistor 121, en sens inversé (c’est-à-dire ici avec sa source connectée à la source de l’autre transistor).
Enfin, le circuit de pilotage 110 comporte ici un processeur, une mémoire et différentes interfaces d’entrée et de sortie.
Grâce à ses interfaces de sortie, le circuit de pilotage 110 est adapté à transmettre des signaux de commande à l’actionneur 131 du dispositif électromécanique de coupure 130 de façon à forcer l’élément de contact mobile 132 à se déplacer depuis la position ouverte à la position fermée.
Il est en outre adapté à transmettre des signaux de commande au transistor 121 de façon à placer ce dernier en état ouvert (dans lequel il ouvre le contact électrique entre les deux bornes 102, 103) ou en état fermé (dans lequel il ferme le contact électrique entre les deux bornes 102, 103).
De cette manière, le courant électrique délivré par la batterie d’accumulateurs 200 peut être transmis aux organes électriques 300, 310, 320 par l’intermédiaire du dispositif électronique de coupure 120 et/ou du dispositif électromécanique de coupure 130.
Grâce à sa mémoire, le circuit de pilotage 110 mémorise une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le circuit de pilotage 110 du procédé décrit ci-après.
Le circuit de pilotage 110 est alors programmé pour fermer le contact électrique entre les deux bornes 102, 103 à l’aide du seul dispositif électronique de coupure 120 lorsque les courants à transmettre sont faibles (typiquement inférieurs à un seuil compris entre 50 et 300 ampères, selon l’application et la gamme du coupe-circuit) et pour fermer le contact à l’aide du seul dispositif électromécanique de coupure 130 pour les courants plus forts (au-delà dudit seuil, ou par exemple au-delà de 500 ampères).
Il est en outre programmé pour placer le transistor 121 à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile 132 depuis sa position fermée (ou respectivement ouverte) vers sa position ouverte (ou respectivement fermée).
Ainsi permet-il d’éviter l’apparition d’arc électrique lors de l’ouverture ou de la fermeture du circuit par le dispositif électromécanique de coupure 130 et d’éviter toute interruption dans l’alimentation électrique entre les bornes 102 et 103 (grâce au fait que le circuit électrique entre les deux bornes 102, 103 soit déjà fermé par le transistor 121 lors du déplacement de l’élément de contact mobile 132).
Sur la figure 2, on a représenté de manière très schématique le barillet du Neiman du camion, dans lequel le conducteur peut engager sa clef puis la tourner pour démarrer le moteur à combustion interne.
Pour s’insérer dans le barillet, la clef doit présenter une première position angulaire P0. Pour mettre le contact et alimenter en courant certains des éléments consommateurs de courant 310, 320, la clef doit présenter une seconde position angulaire P1. Pour alimenter le démarreur 300, la clef doit présenter une troisième position angulaire P2.
Le circuit de pilotage 110 est alors programmé pour mettre en œuvre les étapes suivantes.
En l’absence de clef ou lorsque la clef est dans la première position angulaire P0, le circuit de pilotage n’envoi aucun signal aux dispositifs de coupure, si bien que l’élément de contact mobile 132 est maintenu en position ouverte et que le transistor 121 est maintenu à l’état ouvert.
Lorsque le conducteur tourne la clef de la première à la seconde position angulaire P1, le circuit de pilotage 110 place le transistor 121 à l’état fermé de façon à ce que des courants faibles puissent alimenter les éléments consommateurs de courant 310, 320.
Lorsque le conducteur tourne la clef de la seconde à la troisième position angulaire P2, le circuit de pilotage 110 met en œuvre plusieurs étapes successives.
Il commence par déplacer l’élément de contact mobile 132 en position fermée puis, une fois que ce déplacement est effectué, il place le transistor 121 à l’état ouvert. A ce stade, le démarreur 300 est alimenté en courant électrique pour démarrer le moteur à combustion interne.
Une fois ce démarrage effectué, le transistor 121 est placé à l’état fermé avant que l’élément de contact mobile 132 ne soit ramené en position ouverte.
Cette illustration de la séquence de démarrage avec un Neiman ne constitue bien entendu qu’un exemple d’application de l’invention. L’invention s’applique en effet également aux véhicules récents dans lesquels le Neiman est remplacé par un bouton-poussoir électrique déclenchant une séquence d’activations successives de composants électroniques (ex. calculateurs) et/ou électriques (ex. relais) jusqu’au démarrage final du véhicule.
Quoi qu’il en soit, la séquence précédant le démarrage du moteur à combustion interne doit être réalisée rapidement, de préférence en moins de 50 ms.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le coupe-circuit 100 ne comporte aucun moyen pour savoir à quel moment l’élément de contact mobile 132 arrive en position fermée.
Le circuit de pilotage 110 comporte alors en mémoire des délais (ci-après appelés « temporisations ») à respecter de façon à s’assurer que l’élément de contact mobile 132 soit bien en position fermée avant de placer le transistor 121 à l’état ouvert.
Ainsi, lorsque la clef atteint la troisième position angulaire P2, le circuit de pilotage 110 commande le déplacement de l’élément de contact mobile 132 depuis sa position ouverte vers sa position fermée, puis il attend au moins 20 ms (ici 30 ms par sécurité) avant de placer le transistor 121 à l’état ouvert. Il attend en revanche moins de 50 ms avant de placer le transistor 121 à l’état ouvert de façon à être certain que le transistor soit à l’état ouvert lorsque le démarreur 300 se met en marche et tire de forts courants (ces courants étant potentiellement destructeurs pour le transistor 121 s’il était à l’état fermé).
Sur les figures 4 à 8, on a représenté d’autres modes de réalisation du coupe-circuit 100.
On notera que les éléments identiques ou similaires des différentes variantes et des différents modes de réalisation de l’invention représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
Sur la figure 4, on a représenté un second mode de réalisation du coupe-circuit 100 dans lequel le circuit de pilotage 110 est cette fois-ci équipé de moyens lui permettant de connaître la position à chaque instant de l’élément de contact mobile 132.
Ainsi, le circuit de pilotage 110 comporte deux interfaces d’entrée respectivement connectées à la batterie d’accumulateurs 200 et à l’élément de contact mobile 132. Il comporte en outre une autre interface d’entrée directement connectée à la masse du circuit.
Ces interfaces forment ainsi des moyens de mesure de la tension U1 à la borne 102 et de la tension U2 au niveau de l’élément de contact mobile 132.
On notera ici qu’on parle de « tension » en un point par abus de langage, la tension U1 correspondant en pratique à la différence de potentiels entre la borne 102 et la masse du circuit, et la tension U2 correspondant à la différence de potentiels entre l’élément de contact mobile 132 et la masse du circuit.
Par conséquent, dans ce mode de réalisation, il n’est pas nécessaire de considérer les temporisations précitées. En effet, la mesure de ces tensions U1, U2 permet de déterminer dans quelle position se trouve à chaque instant l’élément de contact mobile 132.
Ainsi, lors de la séquence de démarrage du moteur à combustion interne, après que l’élément de contact mobile 132 a été commandé pour se déplacer en position fermée, le circuit de pilotage 110 peut mesurer ces tensions U1, U2 puis, dès que ces tensions sont égales (ce qui signifie que l’élément de contact mobile 132 est arrivé en position fermée), il peut commander sans attendre l’ouverture du transistor 121.
On observera en outre que la mesure de ces tensions U1, U2 permettra de détecter une défaillance du dispositif électromécanique de coupure 130.
En effet, si les tensions U1, U2 ne s’égalisent pas après que l’élément de contact mobile 132 a été commandé pour se déplacer en position fermée, le circuit de pilotage 110 peut détecter une défaillance. Dans ce cas, il pourra envoyer un signal d’alerte à un calculateur du camion et il pourra interrompre la séquence de démarrage du moteur à combustion interne.
Sur la figure 5, on a représenté un troisième mode de réalisation de l’invention.
Ce mode de réalisation se distingue de celui représenté sur la figure 1 en ce que son circuit de pilotage 110 est équipé d’un capteur de courant 140 mesurant l’intensité du courant passant entre les bornes 102, 103. Ce capteur de courant 140 est ici connecté ou placé entre le dispositif électromécanique de coupure 130 et l’une des bornes 102, 103.
Une interface d’entrée du circuit de pilotage 110 lui permet ainsi de mesurer à chaque instant l’intensité I1 du courant circulant entre les bornes 102, 103 du coupe-circuit 100.
Le circuit de pilotage 110 peut alors être programmé pour assurer l’une et/ou l’autre des deux fonctions suivantes.
La première fonction est une fonction de protection du démarreur 300. Ainsi, si une surintensité anormale est détectée, le circuit de pilotage 110 peut être programmé pour ouvrir sans attendre le circuit électrique entre les bornes 102, 103.
La seconde fonction est une fonction de protection du transistor 121. Ainsi, si un courant d’intensité supérieure à un seuil (dépendant des caractéristiques intrinsèques du transistor) est détecté, le circuit de pilotage 110 peut être programmé pour commander la fermeture du dispositif électromécanique de coupure 130 puis l’ouverture du circuit électronique de coupure 120.
Sur la figure 6, on a représenté un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Ce mode de réalisation se distingue de celui représenté sur la figure 5 en ce sens qu’il présente un montage en étoile, avec le dispositif électronique de coupure 120 sur l’une des branches, la borne 102 sur une autre des branches, et le dispositif électromécanique de coupure 130 sur la troisième branche.
Alors, le coupe-circuit 100 est équipé de trois bornes 102, 103, 104, dont :
- une borne d’entrée 102 connectée à la batterie d’accumulateurs 200,
- une première borne de sortie 103 connectée aux éléments consommateurs de courant 310, 320, et
- une seconde borne de sortie 104 connectée au démarreur 300 (lequel se trouve donc isolé électriquement des éléments consommateurs de courant 310, 320).
- une borne d’entrée 102 connectée à la batterie d’accumulateurs 200,
- une première borne de sortie 103 connectée aux éléments consommateurs de courant 310, 320, et
- une seconde borne de sortie 104 connectée au démarreur 300 (lequel se trouve donc isolé électriquement des éléments consommateurs de courant 310, 320).
Dans ce mode de réalisation, le dispositif électronique de coupure 120 est connecté entre la borne d’entrée 102 et la première borne de sortie 103, tandis que le dispositif électromécanique de coupure 130 est connecté entre la borne d’entrée 102 et la seconde borne de sortie 104.
Le capteur de courant 140 est alors placé entre le dispositif électromécanique de coupure 130 et la seconde borne de sortie 104.
Par rapport au troisième mode de réalisation, le démarreur 300 est ici situé sur un circuit indépendant de celui des éléments consommateurs de courant 310, 320. Alors, après avoir détecté une défaillance du dispositif électromécanique de coupure 130 ou du démarreur 300, le circuit de pilotage 110 peut commander le maintien du transistor 121 à l’état fermé, de façon à ce que les éléments consommateurs de courant 310, 320 puissent continués à être alimentés.
Sur la figure 7, on a représenté un cinquième mode de réalisation de l’invention.
Ce mode de réalisation se distingue de celui représenté sur la figure 4 en ce sens que le circuit de pilotage 110 est équipé d’un moyen de mesure de la tension U1 sur la borne 102 et d’un capteur de température 150 connecté à l’une de ses interfaces d’entrée.
Ici, le capteur de température 150 est situé dans le boîtier de protection 101. En variante, comme cela est représenté en pointillés sur la figure 7, le capteur de température 150’ pourrait être situé en dehors du boîtier de protection, de préférence contre ou dans la batterie d’accumulateurs 200. Dans cette variante, le boîtier de protection sera équipé d’un bornier pour permettre la connexion du capteur de température 150’ au circuit de pilotage 110.
Dans ce mode de réalisation, les capteurs de température et de tension permettent au circuit de pilotage 110 d’estimer le niveau de charge SOC (de l’anglais « state of charge ») de la batterie d’accumulateurs 200. Ce niveau de charge SOC peut alors être transmis à un autre calculateur du camion, qui sera par exemple prévu pour avertir le conducteur que sa batterie devra être changée prochainement dans le cas où le niveau de charge SOC est inférieur à un seuil prédéterminé.
Pour transmettre cette donnée, on pourra câbler le coupe-circuit 100 à cet autre calculateur par un fil de connexion dédié.
Sur la figure 8, on a représenté un sixième mode de réalisation de l’invention.
Ce mode de réalisation se distingue de celui représenté sur la figure 7 en ce sens que le circuit de pilotage 110 est équipé d’une interface de communication 160 connectée au réseau multiplexé de communication du camion (par exemple au réseau CAN).
Dans ce mode de réalisation, il ne sera donc pas nécessaire de prévoir de fil de connexion dédié entre le coupe-circuit et l’autre calculateur.
Cette architecture permettra en outre d’optimiser le mode de fonctionnement séquentiel du coupe-circuit grâce à l’échange d’informations par exemple lors de la séquence de démarrage du véhicule.
En effet, on pourra prévoir que le protocole de démarrage ne s’initie qu’après qu‘une information de démarrage a été lue sur le réseau CAN par l’interface de communication 160.
Après avoir fermé le transistor 121, puis placé l’élément de contact mobile 132 en position fermée puis rouvert le transistor 121, le circuit de pilotage 110 pourra envoyer sur le réseau CAN une information selon laquelle le coupe-circuit 100 est prêt pour le démarrage du moteur à combustion interne. Cette information pourra alors être exploitée par un calculateur tiers afin de commander le démarrage du moteur à combustion interne par le démarreur.
Le circuit de pilotage 110 pourra ensuite être programmé pour attendre de lire sur le réseau CAN une information selon laquelle le moteur a combustion interne a bien été démarré.
Une fois cette information lue, il pourra alors commander la fermeture du transistor 121, puis le placement de l’élément de contact mobile 132 en position ouverte.
On comprend que le branchement du coupe-circuit sur le réseau CAN permettra alors d’initier et de réaliser plus rapidement la séquence de démarrage du moteur. Ce branchement permettra en outre de rendre cette séquence plus sûre en ce sens que si un problème intervient sur le coupe-circuit ou ailleurs (sur le démarreur, sur le moteur ou sur le calculateur tiers), cette séquence pourra être interrompue.
De façon plus générale, le coupe-circuit 100 pourra même être utilisé comme un capteur, en ce sens que les données qu’il mesure (tensions U1, U2, intensité I1, température T) pourront être envoyées sur ce réseau CAN pour être lisibles par tout autre organe du camion.
Sur la figure 9, on a représenté une variante du deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 4.
Cette variante se distingue de ce deuxième mode de réalisation en ce que le dispositif électromécanique de coupure 130 est équipé d’un dispositif de commande manuelle 170 permettant de forcer le déplacement de l’élément de contact mobile 132 en position fermée.
En pratique, ce dispositif de commande manuelle 170 peut comporter une poignée située à l’extérieur du boîtier de protection 101 et connectée à l’arbre de la bobine électromagnétique du dispositif électromécanique de coupure 130, par un système mécanique permettant de forcer l’arbre à se translater dans le boîtier de protection 101 lorsqu’un usager agit sur le dispositif de commande manuelle 170.
Ce dispositif de commande manuelle 170 permettra notamment d’agir sur l’élément de contact mobile 132 pour forcer la fermeture du contact électrique entre les bornes 102, 103, par exemple en cas de dysfonctionnement du circuit de pilotage 100, évitant ainsi une panne immobilisante pour le camion.
Afin d’éviter tout recours récurent et anormal à ce dispositif de commande manuelle 170, on pourra prévoir de l’équiper d’un sceau de sécurité.
La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
A titre d’exemple, on pourra prévoir que le circuit de pilotage comporte non pas un seul processeur, mais plusieurs processeurs distincts. On pourrait également prévoir qu’une partie du circuit de pilotage soit située, non pas dans le boîtier de protection, mais dans une autre zone du camion.
Claims (17)
- Coupe-circuit (100) pour batterie d’accumulateurs (200) de véhicule automobile (10), comprenant :
- au moins deux bornes (102, 103) de connexion électrique,
- un dispositif électromécanique de coupure (130) comprenant, d’une part, un élément de contact mobile (132) déplaçable entre deux positions, dont une position fermée dans laquelle il ferme le contact électrique entre deux desdites bornes (102, 103) et une position ouverte dans laquelle il ouvre le contact électrique entre lesdites deux bornes (102, 103), et, d’autre part, un actionneur (131) adapté à déplacer l’élément de contact mobile (132) entre les positions ouverte et fermée, et
- un circuit de pilotage (110) de l’actionneur (131),
caractérisé en ce qu’il comporte en outre un dispositif électronique de coupure (120) qui comprend un transistor (121) commandé par le circuit de pilotage (110) entre un état ouvert dans lequel il ouvre le contact électrique entre deux desdites bornes (102, 103) et un état fermé dans lequel il ferme le contact électrique entre lesdites deux bornes (102, 103). - Coupe-circuit (100) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit de pilotage (110) est programmé pour placer le transistor (121) à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile (132) depuis sa position ouverte vers sa position fermée.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de pilotage (110) est programmé pour placer le transistor (121) à l’état fermé avant de commander tout déplacement de l’élément de contact mobile (132) depuis sa position fermée vers sa position ouverte.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de pilotage (110) est programmé pour fermer le contact électrique entre lesdites bornes (102, 103) :
- avec le dispositif électronique de coupure (120) lorsque le courant circulant entre les bornes (102, 103) présente une intensité faible, et
- avec le dispositif électromécanique de coupure (130) lorsque le courant circulant entre les bornes (102, 103) présente une intensité plus forte. - Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, l’une des deux bornes (102, 103) étant adaptée à être connectée à un démarreur (300) pour moteur à combustion interne et l’autre des deux bornes (102, 103) étant adaptée à être connectée à la batterie d’accumulateurs (200), le circuit de pilotage (110) est programmé pour initier une séquence de démarrage du moteur à combustion interne en commandant successivement :
- le placement du transistor (121) à l’état fermé,
- le déplacement de l’élément de contact mobile (132) en position fermée,
- le placement du transistor (121) à l’état ouvert,
- l’attente du démarrage du moteur à combustion interne,
- le placement du transistor (121) à l’état fermé, et
- le déplacement de l’élément de contact mobile (132) en position ouverte. - Coupe-circuit (100) selon la revendication précédente, comportant une interface de communication (160) adapté à être connectée à réseau multiplexé de communication du véhicule automobile (10) pour y lire des données, et dans lequel le circuit de pilotage (110) est programmé pour placer le transistor (121) à l’état fermé au début de la séquence de démarrage et suite au démarrage du moteur à combustion interne après qu’il a lu une donnée prédéterminée correspondante sur le réseau multiplexé de communication.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le transistor (121) est du type à effet de champ à grille isolée.
- Coupe-circuit (100) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif électronique de coupure (120) comporte un second transistor (122) du type à effet de champ à grille isolée, connecté en série avec ledit transistor (121), en sens inversé.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de pilotage (110) est équipé d’un capteur (140) adapté à mesurer l’intensité du courant entre deux desdites bornes (102, 103 ; 104).
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de pilotage (110) comporte un moyen de mesure de la tension à l’une au moins des deux bornes (102, 103).
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de pilotage (110) est équipé d’un capteur de température (150) ou d’un bornier pour le branchement d’un capteur de température déporté (150’).
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif électromécanique de coupure (130) est équipé d’un dispositif de commande manuelle (170) permettant de forcer le déplacement de l’élément de contact mobile (132) en position fermée.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif électromécanique de coupure (130) et le dispositif électronique de coupure (120) sont logés dans un même boîtier de protection (101) duquel émergent lesdites bornes (102, 103).
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel il est prévu exactement deux bornes (102, 103) et dans lequel le dispositif électromécanique de coupure (130) et le dispositif électronique de coupure (120) sont connectés électriquement en parallèle.
- Coupe-circuit (100) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel il est prévu trois bornes (102, 103, 104), dont une borne d’entrée adaptée à être connectée à une batterie d’accumulateurs (200), une première borne de sortie (103) adaptée à être connectée à des éléments consommateurs de courant (310, 320) et une seconde borne de sortie (104) adaptée à être connectée à un démarreur (300), la première borne de sortie (103) étant connectée au dispositif électronique de coupure (120) et la seconde borne de sortie (104) étant connectée au dispositif électromécanique de coupure (130).
- Véhicule automobile (10) comportant une batterie d’accumulateurs (200), un démarreur (300) et des éléments consommateurs de courant (310, 320), caractérisé en ce qu’il comporte un coupe-circuit (100) conforme à l’une des revendications précédentes.
- Véhicule automobile (10) selon la revendication précédente, comportant un réseau multiplexé de communication auquel est connecté le circuit de pilotage (110) du coupe-circuit (100).
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