Brevet FR2749719A1 — publié le 19971212

La présente invention concerne un agencement antiparasite pour un réseau d'alimentation de bord d'un véhicule automobile, comprenant - plusieurs utilisateurs inductifs qui sont mis en et hors circuit d'une manière intermittente par un dispositif central de commutation et - au moins un dispositif de déviation de tension qui met le dispositif interrupteur à l'abri d'une tension d'auto-induction qui est produite lors de la mise hors circuit des utilisateurs. Lorsque des utilisateurs inductifs ou électromagnétiques sont connectés, il se produit, lors de la mise hors circuit de l'utilisateur inductif, une tension d'auto-induction qui peut être très supérieure à la tension d'alimentation du réseau de bord. Pour mettre le dispositif interrupteur de l'utilisateur à l'abri de la tension d'auto-induction de valeur supérieure, il est connu de connecter en parallèle à l'utilisateur ce qu'il est convenu d'appeler une diode de roue libre. Pour qu'un utilisateur inductif, tel que par exemple un relais, reste dans son état en circuit, il n'a besoin que d'un faible courant. Afin que l'utilisateur ne s'échauffe pas trop fortement sous l'effet de la puissance dissipée, il est connu (voir par exemple DE 42 27 165 C2) qu'il soit commandé d'une manière intermittente par un signal modulé en largeur d'impulsion (MLI ou PWM). Toutefois, en raison des flancs de commutation à pente raide (ci-après "flancs raides"), la mise en et hors circuit intermittente du courant applique une charge très intense sur le réseau d'alimentation de bord, notamment dans le cas de lignes conductrices entre l'interrupteur et l'utilisateur qui sont longues. L'invention a pour but de fournir un agencement antiparasite, pour le réseau d'alimentation de bord d'un véhicule automobile, au moyen duquel des phénomènes parasites dus aux phases de mise en et hors circuit de plusieurs utilisateurs inductifs sont supprimés dans une large mesure. A cet effet, l'invention a pour objet un agencement antiparasite, du type générique défini au préambule, caractérisé - en ce que le dispositif de déviation de tension est agencé de façon que la longueur de ligne conductrice entre le dispositif interrupteur et l'utilisateur inductif soit égale à un multiple de la longueur de ligne conductrice entre le dispositif interrupteur et le dispositif de déviation de tension et - en ce que le dispositif interrupteur comprend une unité de synchronisation au moyen de laquelle les utilisateurs soit mis en et hors circuit en étant commandés par des impulsions de mise en circuit décalées entre elles dans le temps. Ainsi, un dispositif interrupteur et un dispositif de déviation de tension sont disposés l'un près de l'autre et loin des utilisateurs inductifs devant faire l'objet de la commutation. Par ailleurs, le dispositif interrupteur comporte une unité de synchronisation au moyen de laquelle plusieurs utilisateurs sont commandés en même temps. Au moyen de cette unité de synchronisation, les utilisateurs sont mis en et hors circuit en étant commandés par des impulsions de mise en circuit décalées entre elles dans le temps. On évite ainsi des impulsions parasites intenses et à pente raide sur la ligne conductrice menant à une alimentation centrale en tension. Suivant des développements avantageux de l'invention, il peut être prévu: - que le dispositif de déviation de tension soit une diode de roue libre, - que, pour chacun des dispositifs électriques connectés au réseau d'alimentation de bord, un premier filtre respectif soit disposé près du dispositif interrupteur dans le réseau d'alimentation de bord, entre une source d'énergie, qui alimente en énergie tous lesdits dispositifs électriques, et le dispositif interrupteur, - qu'un second filtre soit disposé près du dispositif interrupteur dans le réseau d'alimentation de bord, entre chaque utilisateur et le dispositif interrupteur, - que chaque filtre soit réalisé sous forme d'un filtre passe-bas comportant une résistance série respective ou une inductance série et un condensateur parallèle respectif, - que les utilisateurs inductifs soient des moteurs électriques, des valves électromagnétiques ou des relais. L'invention a aussi pour objet un procédé permettant de faire fonctionner un agencement antiparasite conforme à l'invention, caractérisé en ce que le dispositif interrupteur commande chacun des utilisateurs par un signal respectif modulé en largeur d'impulsion, au moyen de l'unité de synchronisation, un flanc montant d'impulsion d'un signal modulé en largeur d'impulsion, par lequel un premier utilisateur est commandé, étant décalé dans le temps, en fonction d'une durée de période du signal modulé en largeur d'impulsion, vis-à-vis d'un flanc montant d'impulsion par lequel un autre utilisateur est commandé, d'une façon telle qu'un courant total que la source d'énergie fournit ne présente pas de grandes sautes de courant. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont exposés ci-après en détail en regard des figures représentées schématiquement aux dessins. On voit: à la figure 1, un circuit d'un agencement antiparasite, conforme à l'invention, destiné au réseau d'alimentation de bord d'un véhicule automobile et ne comportant qu'un utilisateur, à la figure 2, un agencement antiparasite connu, aux figures 3a et 3b, des courbes de courant se présentant lors de la commutation d'un utilisateur inductif, à la figure 4, un circuit d'un agencement antiparasite conforme à l'invention comportant plusieurs utilisateurs et, aux figures 5a, 5b, 5c, 5d et 6a, 6b, 6C, 6d, des courbes de courant se présentant lors de la commutation des utilisateurs inductifs. La figure 2 représente un circuit de principe connu permettant de commander un utilisateur inductif A. Dans ce cas, un interrupteur S est mis en et hors circuit d'une manière intermittente, en étant par exemple commandé par un signal MLI (PWM). De ce fait, une tension d'alimentation uBatt ou un courant d'alimentation iBatt d'une source de tension Batt (par exemple la batterie du véhicule) est appliqué d'une manière intermittente à l'utilisateur A par l'interrupteur S. Lorsque l'utilisateur inductif A est mis en et hors circuit, un courant d'interrupteur is parvient, à l'état en circuit, à l'utilisateur A en passant par l'interrupteur S. Le courant d'interrupteur is crée un champ magnétique sous l'effet de l'inductance de l'utilisateur A. Une fois le courant d'interrupteur is coupé, il se produit, du fait de la suppression brusque du champ magnétique, une tension d'auto- induction qui peut être beaucoup plus élevée que la tension d'alimentation uBatt appliquée. A la figure 2, les signes de potentiel figurant entre parenthèses désignent la polarité de la tension d'auto-induction. Pour protéger l'interrupteur S d'une telle surtension, il est connu de connecter en parallèle à l'utilisateur A ce qu'il est convenu d'appeler une diode de roue libre servant de dispositif de déviation de tension. Dans ce cas, la diode de roue libre D est branchée dans le sens de blocage. A la place d'une diode de roue libre D, il est possible aussi d'utiliser d'autres composants (tels que transistors), ou dispositifs de commutation, qui sont connus et fonctionnellement équivalents, dans le but de dévier la tension d'auto-induction. Si on fait alors fonctionner l'interrupteur S d'une manière intermittente (étant donné que l'état en circuit de l'utilisateur A peut déjà être maintenu par un faible courant), il se trouve que, conformément à la figure 3a, un courant d'interrupteur is qui est en forme d'impulsions (lignes en trait plein à la figure 3a) parvient à l'utilisateur A en passant par la ligne conductrice. Lorsque le courant d'interrupteur is est coupé, un courant de roue libre iF (ligne en trait pointillé à la figure 3a) passe par la diode de roue libre D sous l'effet de la tension d'auto-induction. Ainsi, conformément à la figure 3b, il passe dans l'utilisateur A un courant d'utilisateur iA qui représente la somme du courant d'interrupteur is et du courant de roue libre iF. Toutefois, le courant d'utilisateur iA ne passe qu'aussi longtemps que l'utilisateur A doit rester en circuit. Et pendant ce temps, l'interrupteur S fonctionne d'une manière intermittente. Dans des agencements connus, la diode de roue libre D est disposée au voisinage de l'utilisateur inductif A. S'il est alors prévu dans le réseau d'alimentation de bord au moins un appareil central de commutation et de commande qui met en et hors circuit différents utilisateurs inductifs A, le courant d'interrupteur is parvient à l'utilisateur inductif A en passant par une ligne conductrice du réseau d'alimentation de bord qui est relativement longue. Etant donné que le courant d'interrupteur is varie en forme d'impulsions à flancs montant et descendant à pente raide, il produit des phénomènes parasites importants non souhaités, en raison de ces flancs, sur des lignes conductrices voisines ou dans d'autres utilisateurs électriques du réseau d'alimentation de bord. Les phénomènes parasites, qui font l'objet d'un couplage inductif ou capacitif sur d'autres lignes conductrices, sont d'autant plus importants que les flancs d'impulsion sont à pente plus raide, c'est-à-dire que les gradients dis/dt " 1 ou diF/dt " 1 sont plus grands. Conformément à l'invention, la diode de roue libre D est disposée, comme le représente la figure 1, extrêmement près de l'interrupteur S qui peut se trouver en position centrale dans le réseau d'alimentation de bord. Lorsque l'interrupteur S fonctionne alors d'une manière intermittente (pour des raisons de clarté, la commande MLI de l'interrupteur S n'est représentée qu'à la figure 2), ce n'est alors que sur la ligne conductrice relativement longue que le courant d'utilisateur iA, qui est représenté à la figure 3b, parvient à l'utilisateur A (représenté à la figure 1 sous forme d'un moteur électrique). Le courant d'utilisateur iA ne présente qu'une faible ondulation qui est provoquée par la montée du courant d'interrupteur is et la descente du courant de roue libre iF. Dans ce cas, les flancs montants et descendants sont très petits, ce qui signifie que les gradients sont voisins de 0: diA/dt " 1 Pour lisser l'ondulation du courant d'utilisateur iA, un premier passe-bas L1/C1 est disposé entre l'interrupteur S et la source de tension Batt, ainsi qu'un second passe- bas L2/C2 entre l'interrupteur S et l'utilisateur A. Les passe-bas peuvent être formés de résistances en série ou de petites inductances série respectivement L1 et L2 et de condensateurs parallèles respectivement C1 et C2. Les passe-bas L1/C1 et L2/C2 sont aussi disposés près de l'interrupteur S. Dans de nombreuses applications, il suffit qu'aucun des passe-bas L1/C1 et L2/C2 ou seulement l'un de ceux-ci soit monté en tant que filtre antiparasite, plus précisément lorsque le gradient du courant d'utilisateur iA est déjà très petit. L'interrupteur S, la diode de roue libre D et les passe-bas L1/C1 et L2/C2 peuvent être disposés dans un boîtier (représenté par les lignes en trait interrompu à la figure 1) d'un appareil central de commutation et de commande. Comme utilisateurs inductifs A, il est par exemple possible d'utiliser des moteurs électriques, des relais, des valves à électroaimant, etc.. C'est ainsi qu'il est par exemple avantageux d'utiliser l'agencement antiparasite conforme à l'invention pour un appareil de commande de dispositif de refroidissement-dispositif d'aération. Dans ce cas, le moteur du dispositif d'aération, les volets d'air et les autres éléments de réglage sont commandés en tant qu'utilisateurs inductifs A. L'agencement antiparasite conforme à l'invention peut aussi être utilisé dans le cas d'autres appareils de commande dans le réseau d'alimentation de bord du véhicule automobile. Dans une telle utilisation dans le véhicule automobile, les passe- bas sont agencés de façon que des fréquences parasites dépassant environ 20 kHz soient filtrées. Ainsi que la figure 4 le représente, plusieurs utilisateurs A (désignés ci-après comme utilisateurs A1, A2 et A3) sont commandés au moyen d'interrupteurs respectivement S1, S2 et S3 par l'unité centrale de commande. Dans ce cas, chaque utilisateur A est protégé d'une surtension par une diode de roue libre respective D1, D2 ou D3, les diodes de roue libre D1, D2 et D3 étant disposées près de l'unité centrale de commande et loin des utilisateurs respectivement A1, A2 et A3. Un passe-bas L/C comportant une bobine série L et un condensateur parallèle C lisse le courant d'alimentation iBatt. Il peut en outre être prévu, disposés dans chacune des lignes conductrices menant aux utilisateurs A, d'autres passe-bas L2/C2 respectifs. Chaque utilisateur A1, A2 et A3 entre en fonctionnement d'une manière intermittente sous l'effet des courants d'utilisateur pulsés respectivement iAl, iA2 et iA3. Ceci signifie que, dans les limites d'une durée de période To, un courant iA passe dans l'utilisateur A pendant une courte impulsion qui est suivie d'une pause plus longue pendant laquelle aucun courant ne passe. Cela se répète aussi longtemps que chaque utilisateur A doit être en circuit. Si les impulsions des courants d'utilisateur iAl, iA2 et iA3 devaient commencer au même instant t, le courant d'alimentation iBatt comporterait alors des impulsions extrêmement élevées, étant donné que le courant d'alimentation iBatt représente la somme des différents courants d'utilisateur iA. Là encore, des phénomènes parasites importants du réseau d'alimentation de bord résulteraient de ces impulsions élevées avec leurs flancs obligatoirement raides. C'est pourquoi les différentes impulsions des courants d'utilisateur iAl,' iA2 et iA3 sont décalées entre elles dans le temps du fait que les interrupteurs S1, S2 et S3 de l'unité de commande sont commandés (mis en et hors circuit) d'une manière décalée dans le temps, plus précisément de façon qu'à l'instant tl, ce soit le courant d'utilisateur iAl qui passe, à l'instant t2 le courant d'utilisateur iA2, etc.. Cela rend donc plus petites des impulsions élevées du courant d'alimentation iBatt qui est l'addition des courants d'utilisateur iAl - iA3. Chaque impulsion des courants d'utilisateur iAl, iA2 et iA3 commence de monter à un instant t différent (voir figures 5a, 5b, c). Il en résulte que, dans son ensemble, le courant d'alimentation iBatt n'est pas trop grand (faible amplitude) et ne présente pas non plus de flancs montants trop raides. Les différentes impulsions des courants d'utilisateur iA se répartissent dans les limites d'une durée de période To, de sorte qu'il se présente un courant d'alimentation iBatt obtenu approximativement par formation d'une moyenne. Les utilisateurs A1, A2 et A3 sont commandés chacun d'une manière intermittente avec la durée de période To, les différentes durées d'impulsion respectivement T1, T2 et T3 des courants d'utilisateur iAl, iA2 et iA3 étant beaucoup plus courtes que les pauses d'impulsion qui les suivent. Si la somme des durées d'impulsion T1, T2 et T3 est inférieure à la durée de période To, les différentes impulsions des courants d'utilisateur iA2 et iA3 peuvent alors commencer chacune lorsque l'impulsion précédente (respectivement T1 ou T2) se termine (flanc descendant de l'impulsion précédente; figures 5a à 5c). Dans les limites de la durée de période To, c'est chaque fois une impulsion de chaque courant d'utilisateur iA1 - iA3 qui passe. Les interrupteurs S1, S2 et S3 sont donc alors commutés l'un après l'autre dans le temps. Dans le cas d'amplitudes des courants d'utilisateur iAl, iA2 et iA3 qui sont très différentes, les courants d'utilisateur passent dans un ordre tel que les sautes d'amplitude dans le courant d'alimentation iBatt ne sont pas trop grandes. Le but est donc, en ce qui concerne le courant d'alimentation iBatt, d'obtenir un courant qui ne fluctue que légèrement autour d'une amplitude moyenne. Si la somme des durées d'impulsion T1, T2 et T3 est supérieure à la durée de période Tot les impulsions successives des courants d'utilisateur iA2 et iA3 commencent alors chacune lorsque l'impulsion précédente (respectivement T1 ou T2) se termine (voir figures 6a à 6c). Dans l'exemple de réalisation, c'est d'abord l'impulsion du courant d'utilisateur iAl qui passe, puis celle du courant d'utilisateur iA3 et ensuite celle de i. Le courant d'alimentation iBatt qui en résulte ne comporte pas de sautes d'impulsions trop grandes. Si les amplitudes des courants d'utilisateur iAl - iA3 sont très différentes, les courants d'utilisateur passent dans un ordre tel que la somme des courants d'utilisateur, qui donne le courant d'alimentation iBatt, ne varie que le plus faiblement possible. La durée de période To peut aussi être différente pour chaque courant d'utilisateur iAl - iA3. L'ordre des utilisateurs A1 - A3 à commander est alors choisi de façon que le courant d'alimentation iBatt ne varie que peu en amplitude. L'invention a l'avantage qu'il ne se présente pas de courants en forme d'impulsions sur la longue ligne conductrice menant à un utilisateur inductif A particulier, mais uniquement des courants moyens lissés qui ne provoquent le couplage que de faibles signaux parasites sur des lignes conductrices voisines. Il est donc possible d'allonger aussi les lignes conductrices du réseau d'alimentation de bord, de sorte qu'elles atteignent par exemple un à deux mètres (ou davantage). Des phénomènes parasites inductifs ou capacitifs notables sur des lignes conductrices voisines ou sur des utilisateurs électriques A sont évités avec l'invention même dans le cas de grandes longueurs de lignes conductrices. La connexion successive des différents utilisateurs A1 à A3 dans le temps permet d'obtenir un courant d'alimentation iBatt qui est aussi lissé à un point tel qu'il ne se présente que de faibles sautes d'amplitude. Les interrupteurs S (S1, S2 et S3) peuvent être réalisés sous forme de relais ou aussi sous forme d'interrupteurs à semi-conducteurs. La réalisation des interrupteurs S n'est pas importante pour l'invention. Il est en revanche important de faire fonctionner les interrupteurs S d'une manière intermittente et de les placer en position centrale dans le réseau d'alimentation de bord du véhicule automobile, ces interrupteurs étant reliés par de longues lignes conductrices aux utilisateurs A (A1, A2, A3) à commander. Les diodes de roue libre D (Dt1, D2, D3) sont alors disposées chacune au voisinage des interrupteurs S respectifs et non pas au voisinage des utilisateurs A respectifs. Il est bien entendu possible, avec un agencement antiparasite conforme à l'invention, de commander aussi en même temps plus de trois utilisateurs A (comme cela est représenté dans l'exemple de réalisation de la figure 4). En tout état de cause, ces utilisateurs sont alors commandés d'une manière imbriquée dans le temps de façon telle que le courant d'alimentation iBatt soit lissé dans 1l une large mesure. Comme critère d'estimation pour l'ordre de mise en circuit des courants d'utilisateur iA, il est possible de se servir du gradient du courant d'alimentation iBatt (diBatt/dt), lequel devrait être le plus petit possible. Les interrupteurs S sont mis en et hors circuit au moyen de l'unité de synchronisation non représentée. Une telle unité de synchronisation peut par exemple être un microprocesseur ou une synchronisation fonctionnellement équivalente. REVENDICATIONS 1. Agencement antiparasite pour un réseau d'alimentation de bord d'un véhicule automobile, comprenant - plusieurs utilisateurs inductifs (A; A1, A2, A3) qui sont mis en et hors circuit d'une manière intermittente par un dispositif central de commutation (S; S S1, S2, S3) et - au moins un dispositif de déviation de tension (D; D1, D2, D3) qui met le dispositif interrupteur (S; S1, S2, S3) à l'abri d'une tension d'auto-induction qui est produite lors de la mise hors circuit des utilisateurs (A; A1, A2, A3), caractérisé - en ce que le dispositif de déviation de tension (D; D1, D2, D3) est agencé de façon que la longueur de ligne conductrice entre le dispositif interrupteur (S; S1, S2, S3) et l'utilisateur inductif (A; A1, A2, A3) soit égale à un multiple de la longueur de ligne conductrice entre le dispositif interrupteur (S; S1, S2, S3) et le dispositif de déviation de tension (D; D1, D2, D3) et - en ce que le dispositif interrupteur comprend une unité de synchronisation au moyen de laquelle les utilisateurs sont mis en et hors circuit en étant commandés par des impulsions de mise en circuit décalées entre elles dans le temps. 2. Agencement antiparasite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de déviation de tension (D; D1, D2, D3) est une diode de roue libre. 3. Agencement antiparasite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chacun des dispositifs électriques connectés au réseau d'alimentation de bord, un premier filtre (L1/C1) respectif est disposé près du dispositif interrupteur dans le réseau d'alimentation de bord, entre une source d'énergie (Batt), qui alimente en énergie tous lesdits dispositifs électriques, et le dispositif interrupteur (S; Sl, S2, S3) 4. Agencement antiparasite suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second filtre (L2/C2; L/C) est disposé près du dispositif interrupteur dans le réseau d'alimentation de bord, entre chaque utilisateur (A; Al, A2, A3) et le dispositif interrupteur (S; S1, S2, S3) 5. Agencement antiparasite suivant les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque filtre (respectivement L1/C1 ou L2/C2) est réalisé sous forme d'un filtre passe-bas compQrtant une résistance série respective ou une inductance série (L; L1, L2) et un condensateur parallèle (C; C1, C2) respectif. 6. Agencement antiparasite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les utilisateurs inductifs (A; Al, A2, A3) sont des moteurs électriques, des valves électromagnétiques ou des relais. 7. Procédé permettant de faire fonctionner un agencement antiparasite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif interrupteur (S; S1, S2, S3) commande chacun des utilisateurs par un signal respectif modulé en largeur d'impulsion, au moyen de l'unité de synchronisation, un flanc montant d'impulsion d'un signal modulé en largeur d'impulsion, par lequel un premier utilisateur est commandé, étant décalé dans le temps, en fonction d'une durée de période (To) du signal modulé en largeur d'impulsion, vis-à-vis d'un flanc montant d'impulsion par lequel un autre utilisateur est commandé, d'une façon telle qu'un courant total (iBatt) que la source d'énergie (Batt) fournit ne présente pas de grandes sautes de courant.