WO2011003548A1 - Procede de protection d'un commutateur electronique integre dans un vehicule automobile, de commande de l'alimentation d'une charge electrique - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for protecting an electronic switch integrated in a motor vehicle comprising a battery pack, for controlling the supply of an electrical charge having a starting period before reaching an established regime. Operating.
- Electric charges integrated in motor vehicles such as light sources, motors, computers ... are commonly electrically powered by means of an electronic switch adapted to protect them against overloads and short circuits, and adapted to this effect, to detect overloads and order a power failure followed by an automatic recovery of the latter after a predetermined period of time.
- the protection strategy is systematically inhibited for a predetermined period of time as a function of the electrical characteristics of said electrical charge. This interruption of the protection strategy during the priming periods is made mandatory, in order to avoid unintentional power supply power cuts, due to the peak current occurring during these periods, which makes it impossible to distinguish between accidental overload and overload corresponding to peak current.
- the supply voltage of the current supply batteries currently varies between 8 volts and 24 volts and, for low values of supply voltages (of the order of 8-9 volts), the ignition periods s 'have a significant duration, especially since the Pulse Width Modulation (PWM) technique is applied to synthesize the supply current.
- PWM Pulse Width Modulation
- the boot period may have a duration of the order of 200 milliseconds during an on / off command, and reach a duration of order of 1.5 seconds for a PWM command.
- the duration of the inhibition period is proportional, for a given electrical load and power supply mode, to the duration of the most important priming period, it turns out that the protection strategy is inhibited during a significant amount of time that may make the protection process unreliable.
- the protection method currently used can thus prove to be very reliable in the following cases:
- the present invention aims to overcome this drawback and its main objective is to provide a method of protecting an electronic switch leading to optimally reduce the duration of inhibition of the protection strategy implemented.
- the invention relates to a method as described in the preamble above, protection of an electronic switch integrated in a motor vehicle comprising a battery pack, for controlling the supply of an electrical charge having a priming period before reaching a steady state of operation, and this method of protection consists, according to the invention, in establishing a array of IS overload current values showing:
- the method according to the invention leads, in a very simple way, by the establishment of an array of specific IS overload intensities, to allow to reduce the inhibition time of the protection strategy to a duration corresponding not to the lower limit of the range of supply voltages, but to the voltage VNbat.
- VNbat is selected so as to obtain a good compromise between a minimum inhibition time and a maximum value of the number (of thousands) of changes of state that can undergo, with a margin of safety, for this value VNbat, the electronic switch.
- VNbat equal to the nominal value of the voltage of the battery supply.
- VNbat value equal to 14 volts is advantageously selected.
- an inhibition time of the order of 1.5 seconds required, during a PWM command, according to the technique currently used, can be reduced to a value of the order of 300 milliseconds. according to the method of the invention.
- the inhibition time required according to the technique currently used can be reduced by half according to the method of the invention.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a device for supplying an electric charge able to implement the protection method according to the invention
- FIG. 2 is a representative diagram of a curve according to the invention, representing the variations of the intensities of overloads as a function of the supply voltage.
- FIG. 1 appended represents a circuit 1 for supplying an electric charge, in the example consisting of an incandescent lamp 2, comprising a battery supply 3, usually of 14 volts, that is to say of which the supply voltage Vbat is considered to vary between 8 volts and 24 volts.
- This electric circuit 1 furthermore comprises an electronic switch 4 for controlling the supply of the electric charge 2, integrating, in the usual way, means for measuring the intensity of the current IL flowing through the said electronic switch, comprising a output on which is delivered a current of intensity kl L proportional to IL.
- This electronic switch 4 is conventionally carried out by means of a computer 5 connected to said electronic switch and adapted, in the example, to synthesize the supply current of the electric load 2 by the modulation technique of PWM pulse width.
- This computer 5 is also connected to the output of the measurement means of the electronic switch 4 so as to receive a signal representative of the value kIL.
- This calculator 5 further comprises means for storing values of IS overload intensities having:
- ⁇ lc is advantageously equal to: 0.6 ITN, with ITN nominal current intensity.
- FIG. 2 The representative curve of these values is represented in FIG. 2, on which are represented the theoretical curve of the intensities IT 1 and the curve of the intensities of overload IS.
- the computer 5 is programmed to implement, in the steady state of the electric charge 2, a protection strategy consisting of: Periodically measuring the value of the voltage at the terminals of the supply battery 3, and reading the corresponding value of the intensity kl L,
- the computer 5 commands a definitive switching of the electronic switch 4 to its passive state, followed by an announcement. alerting the driver of this deactivation, for example in the form of a message inviting him to bring his vehicle to a garage.
- the computer 5 is, on the other hand, programmed to inhibit the protection strategy described above, and thus to keep the electronic switch 4 in its active state of conduction, during a predetermined time after the start of this boot period.
- This predetermined period of time is a function of the electrical characteristics of the electric charge 2, and corresponds to the time required for the intensity of the current IL to become less than the intensity of the overload IS.
- the inhibition time is equal to the inhibition time required for the nominal voltage of 14 volts, of the order of a few hundred milliseconds for an electric charge. 2 consisting of a conventional lighting source.
- this inhibition time is significantly reduced with respect to the inhibition time of the order of 1.5 seconds required, under similar operating conditions, by the implementation of the current protection methods.
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique, le dit procédé consistant à mettre en œuvre une stratégie de protection, basée sur l'utilisation d'un tableau de valeurs d'intensité de surcharge IS, destinée à permettre de détecter et de comptabiliser les dépassements des valeurs de surcharge IS, et à interrompre le fonctionnement du commutateur électronique au-delà d'un nombre donné de surcharges subies. Selon l'invention, on établit un tableau d'intensités de surcharge IS présentant, pour des valeurs de la tension d'alimentation supérieures à une valeur de tension VNbat prédéterminée, des valeurs IS = IT + Δlc, avec Δlc identique pour toutes les dites valeurs, et pour des valeurs de la tension d'alimentation inférieures ou égales à VNbat, une valeur constante IS telle que IS = IT(VNbat) + Δlc.
Description
Procédé de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile, de commande de l'alimentation d'une charge électrique
L'invention concerne un procédé de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile comportant une batterie d'alimentation, en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement.
Les charges électriques intégrées dans les véhicules automobiles, telles que sources d'éclairage, moteurs, calculateurs... sont couramment alimentées électriquement par l'intermédiaire d'un commutateur électronique adapté pour les protéger contre les surcharges et courts circuits, et adaptés, à cet effet, pour détecter les surcharges et commander une coupure de l'alimentation suivie d'une reprise automatique de cette dernière après un laps de temps prédéterminé.
Bien que de tels commutateurs électroniques assurent une protection efficace des charges électriques alimentées par leur intermédiaire, il s'est par contre avéré qu'ils constituaient une source potentielle d'incident. En effet, chaque changement d'état de ces commutateurs électroniques entraîne une dégradation de ces derniers, de sorte que des défaillances de fonctionnement interviennent après un nombre de cycles donné de changements d'état. Or de telles défaillances peuvent entraîner une mise en court circuit permanente du circuit électrique intégrant le commutateur électronique et la batterie d'alimentation du véhicule, et se trouver à l'origine d'un départ d'incendie.
Un tel risque étant inconcevable dans le domaine automobile, la solution actuelle réside dans un procédé de protection mettant en œuvre une stratégie de protection basée sur l'utilisation d'un tableau de valeurs d'intensité IS dites de surcharges telles que chaque valeur de IS = IT + Δl, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation, et Δl valeur prédéterminée représentative d'une surcharge électrique, la dite stratégie de protection consistant, en régime établi de la charge électrique :
• à mesurer régulièrement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation et une valeur représentative du courant IL traversant le commutateur électronique, et à comparer chaque valeur d'intensité mesurée IL avec la valeur IS correspondant à la même tension du tableau d'intensités de surcharge,
• et à comptabiliser les dépassements des valeurs de surcharge IS de façon à interrompre le fonctionnement du commutateur électronique lorsque le nombre de surcharges subies atteint une valeur prédéterminée, puis à informer le titulaire du véhicule de la nécessité de faire changer ce commutateur électronique.
Par contre, durant chaque période d'amorçage de la charge électrique, la stratégie de protection est systématiquement inhibée durant un laps de temps prédéterminé en fonction des caractéristiques électriques de la dite charge électrique. Cette interruption de la stratégie de protection durant les périodes d'amorçage est rendue obligatoire, en vue d'éviter des coupures intempestives d'alimentation de la charge électrique, en raison du pic de courant intervenant durant ces périodes, qui rend impossible une distinction entre surcharge accidentelle et surcharge correspondant au pic de courant.
Toutefois, la tension d'alimentation des batteries d'alimentation actuelles varie couramment entre 8 Volts et 24 Volts et, pour des faibles valeurs de tensions d'alimentation (de l'ordre de 8-9 Volts), les périodes d'amorçage s'avèrent d'une durée importante, et ce d'autant plus que la technique de modulation de largeur d'impulsion, dite MLI, (ou PWM, « Puise Width Modulation ») est appliquée pour synthétiser le courant d'alimentation.
Ainsi, à titre d'exemple, pour une tension d'alimentation de 8 Volts, la période d'amorçage peut présenter une durée de l'ordre de 200 millisecondes lors d'une commande marche/arrêt, et atteindre une durée de l'ordre de 1 ,5 secondes pour une commande MLI.
La durée de la période d'inhibition étant proportionnelle, pour une charge électrique et un mode d'alimentation donnés, à la durée de la période d'amorçage la plus importante, il s'avère donc que la stratégie de protection est inhibée durant des laps de temps conséquents susceptibles de rendre peu fiable le procédé de protection.
A titre d'exemple, compte tenu de la longueur de la période d'inhibition, le procédé de protection mis en oeuvre actuellement peut ainsi s'avérer d'une fiabilité très relative dans les cas suivants :
• commande d'une ampoule de « feu stop » dont la durée d'allumage est le plus souvent de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes et inférieure à une seconde,
• commande d'une ampoule de clignotant dont la durée d'allumage est de l'ordre de 300 millisecondes,
- mauvais contact répétitif entraînant, de façon alternative, un fonctionnement en régime établi suivi d'une période d'amorçage.
La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de protection d'un commutateur électronique conduisant à réduire de façon optimale les durées d'inhibition de la stratégie de protection mise en oeuvre.
A cet effet, l'invention vise un procédé tel que décrit dans le préambule ci- dessus, de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile
comportant une batterie d'alimentation, en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement, et ce procédé de protection consiste, selon l'invention, à établir un tableau de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant :
- pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie supérieures à une valeur de tension VNbat prédéterminée, des valeurs IS = IT + Δlc, avec Δlc identique pour toutes les dites valeurs,
• et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie inférieures ou égales à VNbat, une valeur constante IS telle que : IS = IT(VNbat) + Δlc, avec IT(VNbat) intensité théorique du courant pour la tension VNbat.
Le procédé selon l'invention conduit, de façon très simple, par l'établissement d'un tableau d'intensités de surcharge IS spécifique, à permettre de réduire le temps d'inhibition de la stratégie de protection à une durée correspondant non pas à la borne inférieure de la plage des tensions d'alimentation, mais à la tension VNbat.
Dans la pratique, la valeur de VNbat est sélectionnée de façon à obtenir un bon compromis entre une durée d'inhibition minimale et une valeur maximale du nombre (de milliers) de changements d'état que peut subir, avec une marge de sécurité, pour cette valeur VNbat, le commutateur électronique.
De façon avantageuse, un bon compromis est ainsi obtenu en sélectionnant une valeur VNbat égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation. Ainsi, par exemple, pour une batterie d'alimentation de 24 Volts, on sélectionne avantageusement une valeur VNbat égale à 14 Volts.
A titre d'exemple, une durée d'inhibition de l'ordre de 1 ,5 secondes requise, lors d'une commande MLI, selon la technique mise en œuvre actuellement, peut être réduite à une valeur de l'ordre de 300 millisecondes selon le procédé de l'invention.
Egalement à titre d'exemple, lors d'une commande marche/arrêt, la durée d'inhibition requise selon la technique mise en œuvre actuellement, peut être réduite de moitié selon le procédé de l'invention.
D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins :
• la figure 1 est un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation d'une charge électrique apte à mettre en œuvre le procédé de protection selon l'invention,
• et la figure 2 est un diagramme représentatif d'une courbe conforme à l'invention, représentant les variations des intensités de surcharges en fonction de la tension d'alimentation.
La figure 1 annexée représente un circuit 1 d'alimentation d'une charge électrique en l'exemple constituée d'une lampe à incandescence 2, comportant une batterie d'alimentation 3, usuellement de 14 Volts, c'est-à-dire dont la tension d'alimentation Vbat est considérée comme pouvant varier entre varie 8 Volts et 24 Volts. Ce circuit électrique 1 comprend, en outre, un commutateur électronique 4 de commande de l'alimentation de la charge électrique 2, intégrant, de façon usuelle, des moyens de mesure de l'intensité du courant IL traversant le dit commutateur électronique, comportant une sortie sur laquelle est délivrée un courant d'intensité kl L proportionnelle à IL.
La gestion du fonctionnement de ce commutateur électronique 4 est classiquement réalisée au moyen d'un calculateur 5 relié au dit commutateur électronique et adapté, en l'exemple, pour synthétiser le courant d'alimentation de la charge électrique 2 par la technique de modulation de largeur d'impulsions « MLI ».
Ce calculateur 5 est également relié à la sortie des moyens de mesure du commutateur électronique 4 de façon à recevoir un signal représentatif de la valeur kIL..
Ce calculateur 5 comporte, en outre, des moyens de mémorisation de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant :
• pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3 supérieures à la valeur de la tension nominale de 14 Volts, des valeurs IS = IT + Δlc, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique 4 pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3, et Δlc valeur constante prédéterminée représentative d'une surcharge électrique,
• et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3 inférieures ou égales à 14 Volts, une valeur constante égale à la valeur de IS pour cette tension d'alimentation de 14 Volts.
De plus, la valeur Δlc est avantageusement égale à : 0,6 ITN, avec ITN intensité nominale du courant.
La courbe représentative de ces valeurs est représentée à la figure 2, sur laquelle sont figurées la courbe théorique des intensités IT1 et la courbe des intensités de surcharge IS.
A titre d'illustration numérique, pour une charge électrique 2 constituée d'un lampe de 21 Watts, l'intensité du courant nominal ITN, correspondant à la tension de 14
Volts, est égale à 2 A, l'intensité IT(24 V) égale à 3,4 A, et l'intensité IT(8 V) égale à 0.85
A. La valeur de Δlc déterminant les valeurs d'intensité de surcharge est quant à elle de
1.2 A.
Avec comme base les valeurs d'intensité de surcharges IS, le calculateur 5 est programmé pour mettre en œuvre, en régime établi de la charge électrique 2, une stratégie de protection consistant :
• à mesurer périodiquement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3, et à relever la valeur correspondante de l'intensité kl L,
• à comparer la valeur d'intensité IL déduite de la valeur relevée kIL avec la valeur de l'intensité de surcharge IS correspondante,
• et lorsque la valeur de IL est supérieure à IS :
- d'une part, à incrémenter un compteur de comptabilisation des surcharges subies par le commutateur électronique 4,
- et d'autre part, à commander une commutation du commutateur électronique 4 vers son état passif, puis une commutation inverse de rétablissement de la conduction, après un laps de temps de coupure prédéterminé.
En outre, lorsque le compteur de comptabilisation des surcharges atteint une valeur prédéterminée, d'un ordre de grandeur correspondant à des milliers de surcharges détectées, le calculateur 5 commande une commutation définitive du commutateur électronique 4 vers son état passif, suivie d'une annonce alertant la conducteur de cette mise hors service, par exemple sous forme d'un message l'invitant à amener son véhicule chez un garagiste.
Lors de chaque période d'amorçage de la charge électrique 2, le calculateur 5 est, par contre, programmé pour inhiber la stratégie de protection ci-dessus décrite, et donc pour maintenir le commutateur électronique 4 dans son état actif de conduction, durant un laps de temps prédéterminé suivant le début de cette période d'amorçage.
Ce laps de temps prédéterminé est fonction des caractéristiques électriques de la charge électrique 2, et correspond au temps nécessaire pour que l'intensité du courant IL devienne inférieure à l'intensité de surcharge IS. Dans la pratique donc et pour la courbe de valeurs représentée à la figure 2, le temps d'inhibition est égal au temps d'inhibition requis pour la tension nominale de 14 Volts, de l'ordre de quelques centaines de millisecondes pour une charge électrique 2 consistant en une source d'éclairage classique.
De ce fait, ce temps d'inhibition se trouve notablement réduit par rapport au temps d'inhibition de l'ordre de 1 ,5 secondes requis, dans des conditions de fonctionnement similaires, par la mise en œuvre des procédés de protection actuels.
Claims
REVENDICATIONS
1/ Procédé de protection d'un commutateur électronique (4) intégré dans un véhicule automobile comportant une batterie d'alimentation (3), en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique (2) présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement, le dit procédé de protection consistant :
> en régime établi de la charge électrique (2), à mettre en œuvre une stratégie de protection basée sur l'utilisation d'un tableau de valeurs d'intensité IS dites de surcharges telles que chaque valeur de IS = IT + Δl, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique (4) pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3), et Δl valeur prédéterminée représentative d'une surcharge électrique, la dite stratégie de protection consistant :
- à mesurer régulièrement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) et une valeur représentative du courant IL traversant le commutateur électronique (4), et à comparer chaque valeur d'intensité mesurée IL avec la valeur IS correspondant à la même tension du tableau d'intensités de surcharge,
- et à comptabiliser les dépassements des valeurs de surcharge IS de façon à interrompre le fonctionnement du commutateur électronique (4) lorsque le nombre de surcharges subies atteint une valeur prédéterminée,
• et durant chaque période d'amorçage de la charge électrique (2), à inhiber la stratégie de protection durant un laps de temps prédéterminé en fonction des caractéristiques électriques de la dite charge électrique,
le dit procédé de protection étant caractérisé en ce que l'on établit un tableau de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant :
• pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) supérieures à une valeur de tension VNbat prédéterminée, des valeurs IS = IT + Δlc, avec Δlc identique pour toutes les dites valeurs,
• et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) inférieures ou égales à VNbat, une valeur constante IS telle que IS = IT(VNbat) + Δlc, avec IT(VNbat) intensité théorique du courant pour la tension VNbat.
2/ Procédé de protection selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on sélectionne une valeur VNbat égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation (3).
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Legal Events
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10728142 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |