Brevet FR2791482A1 — publié le 20000929

L'invention concerne un dispositif d'alimentation en courant comprenant deux batteries de tension différente et au moins un utilisateur qui est connecté en parallèle aux deux batteries d'une manière telle qu'en cas de défaillance d'une batterie, l'autre assure l'alimentation en courant. Ces doubles alimentations en tension gagnent en intérêt pour le fonctionnement d'appareils critiques en ce qui concerne la sécurité, notamment dans les véhicules automobiles. La figure 4 représente un schéma-bloc d'un dispositif connu d'alimentation en courant. Des bornes de tension 2 et 4 d'un appareil de commande électronique 6 sont connectées chacune, par l'intermédiaire de fusibles 8 et 10, respectivement à une batterie 12 et une batterie 14. Dans l'exemple représenté, la batterie 12 a une tension de 12 V et la batterie 14 a une tension de 42 V. Chaque borne de tension mène à un bloc d'alimentation respectif 16 ou 18 (NT) qui est adapté à la tension de batterie associée. Chaque bloc d'alimentation est relié à une unité de commande électronique 20 (ECU) dont le signal de sortie actionne, par une sortie 22, un interrupteur 24 qui est contenu dans un ensemble 26 devant être commandé au moyen de l'appareil de commande 6. L'alimentation en courant de l'ensemble 26 s'effectue par des lignes d'alimentation 28 et 30 qui sont connectées chacune respectivement à l'une des deux batteries 12 et 14 et sont connectées à la borne d'entrée de l'interrupteur 24 par l'intermédiaire de redresseurs 32 et 34. A partir de la batterie 14, une ligne de masse 36 qui lui est propre mène à la borne de masse de l'appareil de commande 6 et à la borne de masse de l'ensemble 26. La masse de la batterie 12 est connectée à la masse de l'appareil de commande 6 par une autre ligne de masse qui peut être constituée par la carrosserie elle-même du véhicule. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation en courant est en lui-même connu. En cas de défaillance de l'une des deux batteries 12 ou 14, l'autre batterie correspondante prend en charge l'alimentation en courant. Les redresseurs 32 et 34 et/ou les blocs d'alimentation font en sorte que le courant provenant de la batterie correspondante ne passe que vers l'ensemble 26 et qu'aucune décharge de court-circuit ne puisse avoir lieu. Pour des raisons de coût, de poids et de sécurité, il est souhaitable de ne pas faire appel à une ligne de masse 36 supplémentaire, laquelle est nécessairement prévue avec une grande section transversale. Par ailleurs, le diagnostic des deux masses séparées est difficile et exige des moyens complexes qui sont à leur tour sujets à des défaillances. Un court-circuit se présentant dans les lignes d'ensembles ou capteurs connectés (non représentés) devrait influer le moins possible sur le fonctionnement de l'ensemble du dispositif. Un dispositif d'alimentation en courant du type défini en introduction et dans lequel en outre l'utilisateur est connecté, pour chacune des batteries, à un pôle de tension de cette batterie par une ligne d'alimentation respective et est connecté au pôle de masse des batteries par une ligne de masse unique, tandis qu'un redresseur respectif est contenu dans chacune des lignes d'alimentation d'une manière telle qu'un passage de courant n'est possible que de chacune des batteries vers l'utilisateur, est par exemple connu par DE 196 02 171 Ai, constituant ainsi le type générique dont part l'invention. Dans ce cas, l'entrée de puissance d'un régulateur de tension est connectée, à travers une diode double, aussi bien à une ligne principale, connectée au pôle plus d'une batterie, qu'à une ligne secondaire connectée au pôle plus de l'alimentation de bord par l'intermédiaire d'un interrupteur d'allumage. Un condensateur tampon est situé sur la ligne secondaire. Toutes les masses du système sont réunies. En cas d'effondrement de la tension sur la ligne principale, l'alimentation de l'entrée de puissance s'effectue par la ligne secondaire, plus précisément au moyen d'un courant provenant du condensateur tampon. En cas d'effondrement de la tension sur la ligne secondaire, l'alimentation de l'entrée de puissance s'effectue par l'intermédiaire du condensateur tampon dimensionné pour réaliser une action de tampon sur l'entrée de puissance. Un autre dispositif d'alimentation en courant conforme au type générique considéré est connu par DE 196 944 A1. Ce dispositif d'alimentation en courant contient un appareil de commande d'un réseau de bord qui comporte au moins deux batteries servant à l'alimentation de différents utilisateurs. L'appareil de commande est situé entre les deux batteries et contient un bloc d'alimentation qui est connecté, par l'intermédiaire de diodes, à l'une et l'autre batteries. Le dispositif comporte une masse commune. L'appareil de commande présente une connexion bidirectionnelle pour un bus, par exemple un bus CAN. Dans les dispositifs d'alimentation en courant connus, il peut se produire, notamment en cas d'interruptions de la liaison de masse entre les batteries et l'utilisateur, des défaillances de fonctionnement qui ne peuvent être diagnostiquées que difficilement. L'invention a pour but de mettre au point un dispositif d'alimentation en courant, du type générique considéré, d'une manière telle qu'une sécurité de fonctionnement accrue soit obtenue. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation en courant, du type générique considéré, caractérisé en ce que la masse de l'utilisateur est connectée aux lignes d'alimentation du côté des redresseurs qui est à l'opposé de l'utilisateur, par des lignes de connexion, tandis qu'il est prévu, disposé dans chacune des lignes de connexion, un autre redresseur respectif qui n'autorise un passage de courant que de la masse vers la ligne d'alimentation correspondante. Non seulement l'invention permet, en cas de défaillance d'une batterie, que, ainsi que cela est en soi connu, l'autre batterie assure l'alimentation en courant, mais elle permet en outre qu'en cas d'interruption des liaisons de masse entre les batteries d'une part et l'utilisateur d'autre part, l'utilisateur soit alimenté au moyen de la différence de tension des batteries. Le dispositif d'alimentation en courant conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: l'utilisateur comporte deux bornes servant chacune à la connexion d'une ligne d'alimentation respective et d'une borne de masse, - les redresseurs et les lignes de connexion sont intégrés dans l'utilisateur, l'utilisateur contient un bloc d'alimentation a tension d'alimentation variable, - plusieurs utilisateurs sont connectés, d'une manière parallèle entre eux, aux batteries, - une ligne reliant un utilisateur à un autre est accouplée sans contact à l'utilisateur. Le dispositif d'alimentation en courant conforme à l'invention permet d'assurer une alimentation en courant dans le cas de toutes les défaillances individuelles les plus diverses. Si une défaillance se présente dans la masse d'un utilisateur, le potentiel auquel cet utilisateur se trouve est relevé dans l'ensemble de la valeur de la plus petite tension de batterie, la batterie de faible tension étant alors chargée au moyen du courant d'alimentation Dans le cas d'une utilisation dans un véhicule automobile, les masses des deux batteries peuvent être placées en commun sur la masse de la carrosserie. Des défaillances individuelles se présentant dans des lignes d'entrée n'entraînent pas des pannes de fonctionnement. Au moyen d'une simple mesure de tension ou d'un simple circuit à valeur de seuil, le diagnostic des lignes est possible avec une indication de défaillance à l'apparition de laquelle il est possible de rouler jusqu'à un atelier. L'invention est utilisable dans tous les cas o des utilisateurs sont alimentés en courant au moyen de deux batteries de tensions différentes, afin qu'une alimentation en courant soit assurée même en cas de défaillance d'une batterie ou d'autres perturbations. D'une manière particulièrement avantageuse, l'invention est utilisable dans des véhicules dans lesquels de nombreux utilisateurs critiques en ce qui concerne la sécurité, tels que par exemple des appareils de commande électronique de moteurs, de sacs gonflables de protection, etc., doivent être alimentés en courant de la manière la plus parfaitement protégée vis-à-vis de défaillances. L'invention est exposée ci-après, à titre d'exemple et d'une manière plus détaillée, en regard des dessins schématiques. On voit: à la figure 1, un schéma de principe d'un dispositif d'alimentation en courant, à la figure 2, un schéma de passage de courant du circuit de la figure 1 lorsqu'il se présente des défauts de masse, à la figure 3, un schéma de passage de courant dans le cas d'une perte de tension dans une batterie et des défauts de masse de la figure 2 et, à la figure 4, un dispositif d'alimentation en courant déjà connu. A la figure 1, les mêmes repères que ceux utilisés à la figure 4 déjà décrite sont utilisés pour les parties ayant la même fonction. Conformément à la figure 1, des bornes de tension 2 et 4 d'un appareil de commande 6 sont connectées, par l'intermédiaire de fusibles 8 et 10, chacune au p81e plus de l'une de deux batteries respectives 12 et 14, la batterie 12 délivrant, dans l'exemple représenté, une tension de 12 V et la batterie 14 une tension de 42 V. Dans l'appareil de commande 6, des redresseurs 40 et 42 sont prévus en aval des bornes de tension 2 et 4, d'une manière telle que les batteries 12 et 14 sont connectées en parallèle à l'entrée d'un bloc d'alimentation 44 (NT). Du fait de la présence des redresseurs 40 et 42, la batterie 14 ne peut pas se décharger à travers la batterie 12 et, dans le cas de défaillances se présentant dans la batterie 14, par exemple d'un effondrement de tension dû à une décharge complète, la batterie 12 ne peut pas se décharger à travers la batterie 14. Le bloc d'alimentation est un bloc d'alimentation commutée en lui-même connu qui permet le fonctionnement à des tensions d'alimentation comprises par exemple entre 6 et 50 V. Une unité de commande 20 (ECU) est connectée en aval du bloc d'alimentation 44, cette unité de commande étant par exemple alimentée par le bloc d'alimentation sous une tension d'alimentation de 5 V. D'une manière analogue à ce qui est exposé en regard de la figure 4, un ensemble 26, par exemple un moteur de réglage (M), est relié aux lignes d'alimentation 50 et 52, qui proviennent des batteries 12 et 14, au moyen de lignes 46 et 48 dans chacune desquelles est disposé respectivement un redresseur 32 ou 34. D'une manière analogue à l'utilisateur jusqu'ici décrit, un autre utilisateur, par exemple un capteur 58 (S) est relié aux lignes d'alimentation 50 et 52 par l'intermédiaire de lignes 60 et 62 dans chacune desquelles est disposé un redresseur respectif 64 ou 66. La liaison de masse de l'ensemble du dispositif s'effectue au moyen d'une ligne de masse 70 unique à laquelle sont reliées toutes les bornes de masse. Des lignes de connexion 72 et 74 sont reliées à la ligne de masse 70, ces lignes de connexion étant reliées aux lignes d'alimentation respectivement 50 et 52 du côté des redresseurs 40 et 42 qui est à l'opposé du bloc d'alimentation 44. Dans chacune des lignes de connexion 72 et 74, il est prévu un redresseur respectif 76 ou 78 qui n'autorise un passage de courant que de la ligne de masse vers la ligne d'alimentation. D'une manière analogue, la masse de l'ensemble 26 est reliée aux lignes 46 et 48 par l'intermédiaire de lignes de connexion 80 et 82 comportant des redresseurs 84 et 86. La masse du capteur 58 est également reliée aux lignes 60 et 62 par l'intermédiaire de lignes de connexion 88 et 90 dans lesquelles sont disposés des redresseurs 92 et 94. Il est prévu, reliés à la sortie de l'unité de commande 20, des éléments de commutation 96 et 98, par exemple des relais ou des transistors à effet de champ de puissance, par lesquels les lignes 46 et 48 peuvent être chacune interrompues respectivement en fonction d'un signal de sortie de l'unité de commande 20. Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant: Aussi longtemps que les deux batteries 12 et 14 sont aptes à fonctionner, l'alimentation en courant s'effectue au moyen de la plus forte batterie 14 présentant la tension plus élevée. Si celle-ci fait l'objet d'une défaillance, la batterie 12 prend en charge l'alimentation en courant, l'ensemble 26 et le capteur 58 étant suffisamment insensibles à la tension pour être aptes à fonctionner. Ces utilisateurs peuvent éventuellement comporter des blocs d'alimentation qui leur sont propres. Il est également indiqué à la figure 1 une ligne de signal 100, par exemple un bus CAN, par lequel l'appareil de commande 6 est relié à d'autres appareils de commande. Cette ligne de signal 100 est accouplée d'une manière capacitive, en 102, à une sortie non représentée de l'appareil de commande 6. Le fonctionnement du dispositif de la figure 1 est exposé ci-après, en regard de la figure 2, en cas d'interruption de la ligne de masse 70 en 104 entre les batteries 12 et 14 et l'appareil de commande 6 et en 106 entre l'appareil de commande 6 et le capteur 58. A la différence de la figure 1, les éléments de commutation 96 et 98 sont représentés en position fermée. Les interruptions de masse ont pour effet que le retour du courant aux batteries ne peut plus s'effectuer par la ligne de masse, mais que sont utilisés d'autres chemins de courant qui sont indiqués en trait gras à la figure 2: A partir de la batterie 14, le courant passe, par la ligne d'alimentation 50 et le redresseur 40, vers le bloc d'alimentation 44 et, à partir de la masse de celui-ci, il passe vers la batterie 14 par la ligne de connexion 72 et le redresseur 76 et en traversant la batterie 12. De cette manière, c'est la différence de tension des deux batteries 12 et 14, 30 V dans l'exemple représenté, qui est appliquée au bloc d'alimentation 44 (NT), la batterie 12 étant chargée par le courant de décharge de la batterie 14. D'une manière exactement analogue, le courant passe, par la ligne 48, de la ligne d'alimentation 50 vers l'ensemble 26 (M) et, à partir de la masse de celui-ci, retourne à la ligne d'alimentation 52 par la ligne de connexion 82 comportant le redresseur 86 et par la ligne 46. D'une manière analogue, l'alimentation en courant du capteur 58 (S) s'effectue par la ligne 60 et le redresseur 66, puis par la ligne de connexion 90 et le redresseur 92, jusqu'à la ligne 62. L'élévation de potentiel des différents appareils, élévation de la valeur de la tension de la batterie 12, est sans effet aussi longtemps que les différents utilisateurs ne sont pas reliés électriquement à d'autres utilisateurs qui sont éventuellement à un autre potentiel. Si tel est le cas, comme par exemple dans le cas de la liaison par la ligne de signal 100, la ligne considérée est accouplée d'une manière différentielle ou capacitive, de sorte qu'une transmission de signal est possible d'une manière indépendante du potentiel correspondant. En tant que bus CAN, la ligne de signal contient par exemple deux lignes à polarisation de sens opposes. Si, dans l'état du circuit correspondant à la figure 2, la batterie 14 fait en outre l'objet d'une défaillance, par exemple en se déchargeant, il se présente un passage de courant tel qu'indiqué à la figure 3 pour l'alimentation du bloc 44 (N). A partir de la batterie 12, le courant passe, par la ligne d'alimentation 52 et le redresseur 42, vers le bloc d'alimentation 44 et, à partir de la masse 70 de celui- ci, par la ligne de connexion 74 et le redresseur 78, vers la ligne d'alimentation 50 o il passe en tant que courant de charge de la batterie 14 vers la masse de la batterie 12. Il est évident que cette alimentation en courant cesse dès que la batterie 14 est chargée jusqu'à la tension de la batterie 12. Le dispositif décrit peut être modifié de multiples manières. C'est ainsi par exemple que la ligne de masse peut être fournie directement par une carrosserie de véhicule à laquelle les différents appareils et utilisateurs sont reliés. Il est possible de connecter en aval de l'appareil de commande 6 plusieurs unités qui sont toutes reliées aux batteries par l'intermédiaire de lignes connectées dans l'appareil de commande 65, d'une manière analogue aux lignes 46 et 48, etc.. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en courant comprenant deux batteries (12, 14) de tensions différentes et au moins un utilisateur (6, 26, 58) qui est connecté en parallèle aux deux batteries d'une manière telle qu'en cas de défaillance d'une batterie, l'autre assure l'alimentation en courant, dispositif dans lequel l'utilisateur (6) est connecté, pour chacune des batteries (12, 14), à un pôle de tension de cette batterie par une ligne d'alimentation (50, 52) respective et est connecté au pôle de masse des batteries par une ligne de masse (70) unique, tandis qu'un redresseur (40, 42) respectif est contenu dans chacune des lignes d'alimentation (50, 52) d'une manière telle qu'un passage de courant n'est possible que de chacune des batteries (12, 14) vers l'utilisateur (6), caractérisé en ce que la masse de l'utilisateur est connectée aux lignes d'alimentation (52, 50) du côté des redresseurs (42, 40) qui est à l'opposé de l'utilisateur, par des lignes de connexion (72, 74), tandis qu'il est prévu, disposé dans chacune des lignes de connexion, un autre redresseur (76, 78) respectif qui n'autorise un passage de courant que de la masse vers la ligne d'alimentation correspondante. 2. Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'utilisateur (6) comporte deux bornes (2, 4) servant chacune à la connexion d'une ligne d'alimentation (50, 52) respective et d'une borne de masse. 3. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les redresseurs (76, 78) et les lignes de connexion (72, 74) sont intégrés dans l'utilisateur (6). 4. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'utilisateur (6) contient un bloc d'alimentation (44) a tension d'alimentation variable. 5. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que plusieurs utilisateurs (6, 26, 58) sont connectés, d'une manière parallèle entre eux, aux batteries (12,5 14). 6. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une ligne (100) reliant un utilisateur (6) à un autre est accouplée sans contact à l'utilisateur.