Brevet FR2831272A1 — publié le 20030425

L'invention est relative aux procédés et dispositifs de détection de court-circuit résistif dans un réseau électrique pour véhicule automobile. L'augmentation des besoins en énergie électrique des nouveaux équipements électriques embarqués implique que le traditionnel système de production d'énergie sous 14 volts arrive à ses limites. L'énergie électrique qui doit être disponible dans le véhicule ne cesse de croître. Une solution consiste à passer d'une tension de réseau de 14 volts vers une tension de réseau de 42 volts. Or cette transition ne peut se faire de façon instantanée. En effet de nombreux consommateurs doivent toujours être alimenté sous une tension de 14 volts, tel que les feux de signalisation à filaments par exemple. Ainsi, il est nécessaire de faire coexister les 2 réseaux électriques, respectivement 12 volts et 42 volts au sein d'un même véhicule automobile. L'invention concerne également les réseaux bitensions de type 42 volts/12 volts. L'alternateur qui délivre l'énergie sur le réseau électrique du véhicule automobile transforme l'énergie mécanique en énergie électrique lorsque l'induit est formé par le stator pour fonctionner en générateur électrique. Lorsque l'induit est formé par le rotor, cet alternateur constitue un moteur électrique et transforme de l'énergie électrique en énergie mécanique. Ainsi l'alternateur peut être réversible son rotor pouvant constituer dans certaines situations un induit de manière précitée pour former un alterno-démarreur de véhicule automobile permettant de démarrer le moteur du véhicule automobile. L'invention s'applique aux réseaux électriques de véhicules automobile alimentés par un alternateur classique. Elle s'applique également aux alternateurdémarreurs. Cet alternateur-démarreur peut être intégré à l'embrayage et ainsi être solidaire axialement en rotation avec le vilebrequin du moteur à combustion interne du véhicule automobile. A titre d'exemple on se reportera à la machine électrique décrite dans le document FR 2,782, 355. Cet alternateur-démarreur peut également être séparé du vilebrequin. Dans ce cas, cette machine électrique est constituée par un alternateur classique, solidaire en rotation avec la courroie d'entraînement solidaire en rotation avec un arbre de sortie du moteur à combustion interne. Pour plus de précision, on se reportera au document FR 2,807, 231. Les véhicules automobiles sont soumis lors de leurs fonctionment à de constantes vibrations. Ces vibrations peuvent induire des courts-circuits entre 2 fils ou entre un fil et une partie conductrice du véhicule suite à une usure de l'isolant du fil. Ces courts-circuits sont en général résistifs. En effet, le courant de court-circuit ne dépasse pas quelques dizaines d'ampères et ne fait donc pas sauter les fusibles de protection. Toutefois, ces courts-circuits résistifs peuvent provoquer un échauffement du fil par effet joule pouvant conduire à l'incendie du véhicule automobile. Une solution consisterait à utiliser pour la gaine isolante du fil, un matériau qui présente un point de fusion compris dans un intervalle de température très faible. Ainsi, le court-circuit devient vite franc ce qui provoque la fusion immédiate du fusible de protection. Toutefois, cette solution présente l'inconvénient d'être coûteuse. Le but de l'invention est donc de pallier cet inconvénient et ce, de manière simple et économique. Elle a donc pour objet un procédé pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile comportant un réseau bi-tension dans lequel on mesure les courants transitant dans chacune des branches du réseau électrique haute tension sur lequel sont connectés la machine électrique, la batterie haute tension, des consommateurs électriques haute tension et un convertisseur DC/DC caractérisé en ce qu'on mesure le courant de masse de tous les consommateurs haute tension reliés en un seul point et que l'on considère qu'il y a présence d'un court-circuit si la somme des courants est non nulle. Dès lors on obtient un système de procédé de détection de court-circuit économique car la consommation des charges hautes-tension n'est réalisée que par une seule mesure. Ce procédé présente dans un mode de réalisation la caractéristique suivante selon laquelle la détection d'un court-circuit est détectée si la valeur absolue de la somme des courants est égale a un faible courant non nul qui correspond à la marge d'erreur due à l'imprécision des dispositifs de mesures dédits courants. L'invention a également pour objet un dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile comportant un réseau bi-tension, dans'lequel sur le réseau haute tension sont connectés, la machine électrique, une batterie haute tension, un convertisseur DC/DC et des charges hautes tensions caractérisé en ce que toutes les masses des charges haute tension sont reliées en un point unique à un capteur de courant pour mesurer le courant de masse total de tous ces consommateurs. Dès lors on obtient un système de détection de court-circuit économique car la connexion de tous les fils de masse des consommateurs haute-tension sont tous localisé au sous le capot moteur du véhicule automobile. Un autre avantage consiste en ce que ce dispositif de détection nécessite l'ajout que d'un seul capteur de courant suplémentaire. Ce dispositif peut avantageusement être complété par une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le capteur de courant est un capteur à effet hall. - le capteur de courant est relié à un boîtier de contrôle (Cl, C2, C4, CM). - la machine électrique est un alternateur. - la machine électrique est un alternateur- démarreur. D'autres but, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est un schéma qui décrit un exemple de réalisation de l'invention Tel qu'illustré à la figure 1, une machine électrique 1 du type alternateur ou alternateur-démareur est connectée à un réseau électrique A du type 42 volts. Sur ce réseau, sont notamment connectés une batterie 2 de 42 volts, des charges 3 fonctionnant sous un tension de 42 volts et un convertisseur 4 de type DC/DC. A titre d'exemple non limitatif, les charges 42 volts peuvent consister en un dispositif complémentaire de chauffage de l'habitacle, des moteurs d'essuyage, un dispositif de commande de soupapes électromagnétiques, une direction électrique assistée etc... La machine électrique 1, selon qu'elle fonctionne en mode alternateur ou en mode alternateur-démarreur respectivement fournit ou reçoit au/du réseau électrique A un courant électrique d'intensité Il. La batterie 2 de 42 volts, peut recevoir un courant de charge 12, ou, en cas de besoin des consommateurs, fournir un courant 12. Un convertisseur 3 DC/DC, pour alimenter le réseau secondaire B en 12 volts reçoit un courant 13 qui permet à la fois d'alimenter le convertisseur DC/DC ainsi que fournir le courant nécessaire au réseau B basse tension de 12 Volt. Sur ce réseau secondaire B sont connectés une batterie 6 de 12 volt qui peut recevoir un courant de charge ou fournir de l'énergie pour alimenter les charges basses tension 5. Cette batterie basse tension peut aussi fournir de l'énergie au réseau haute tension par l'intermédiaire du convertisseur DC/DC qui dans ce cas fournira un courant 13 au réseau A haute tension. Selon l'invention les masses des équipements hautes tension, connectées sur le réseau A de 42 volts, sont connectées en un seul point. Ce point de connexion à la masse peut être réalisé au niveau de la borne B-de la batterie 2 haute tension ou au niveau de la carrosserie du véhicule automobile. Un courant 14 transite alors dans ce fil de masse qui relie les masses de tous les consommateurs électriques haute tension. Pour détecter la présence d'un court-circuit électrique sur le réseau, dans le cadre de la présente invention, il est nécessaire de mesurer tous les courants passant dans les différentes branches du réseau électrique. Ainsi, pour mesurer chacun des courant Il, 12, 13 et 14 on utilise un capteur de courant tel que par exemple un capteur à effet hall. Chacune des branches du réseau haute tension, par lesquelles circulent les courants Il, 12, 13 et 14, possède un capteur de courant Cl, C2, C3 et C4. Ces différents capteurs de courant sont reliés à un calculateur tel que par exemple un calculateur de contrôle moteur CM auquel il communique la valeur du courant mesuré. Le calculateur réalise ensuite la sommation de tous ces courants 11+12+13+14. Si le résultat de cette sommation est nul, cela indique qu'il n'y a pas de fuite de courant. Avantageusement, pour s'affranchir des marges d'erreur dues à l'imprécision des capteurs de courant, on pourra considérer qu'il y a fuite de courant si la valeur absolue de 11+12+13+14 est supérieure à 5 ampères. Cette valeur est donnée à titre indicatif et doit être appréciée en fonction de l'imprécision des capteurs de mesure de courant. Dans la pratique, les courants liés à la machine électrique, à la batterie et au convertissuer DC/DC sont déjà connus. Ainsi, les batterie hautes tension sont dotées d'un boîtier électronique généralement appelé Système de Gestion de la Batterie qui est apte à mesurer le courant batterie 12. Ces système de Gestion de la Batterie sont aptes à réaliser plusieurs fonction telle que par exemple la déconnexion automatique de la batterie la mesure du courant de charge. De même l'alternateur et le convertisseur DC/DC renferment des électroniques aptes à mesurer et communiquer respectivement les courant Il et 13 qui transitent à leurs points de connexion au réseau électrique. Avantageusement, tous ces boîtiers électroniques sont reliés a un réseau multiplex du type par exemple VAN ou CAN ainsi que le boîtier de contrôle moteur. Ainsi, il n'est pas nécessaire de tirer des fils supplémentaires Dans une architecture multiplexée, il n'est plus nécessaire, pour mesurer les courants Il, 12 et 13, d'utiliser des capteurs de courant spécifiques comme décrit précédement, ces mesures étant réalisée par leurs boîtiers multifonctions associés. Il n'est donc plus nécessaire d'utiliser des capteurs de courant individuels Cl, C2 et C4. Pour mesurer le courant 14, une solution économique selon l'invention consiste à relier toutes les masses des consommateurs du réseau haute tension A. De par la l'architecture des véhicules automobiles, tous ces consommateurs haute-tension sont placés sous le capot moteur ou dans un environnement extrêmement proche de celui-ci. Ainsi, pour relier tous les fils de masse des consommateurs hautes tension, il sera nécessaire de connecter les fils de masse de faibles longueur étant donné que ces consommateurs haute tension sont tous proches les uns des autres. Bien évidemment, il est possible de transposer ces mesures de courant au réseau basse tension B pour détecter les court-circuit sur ce réseau. Toutefois, la mise en oeuvre de cette mesure au réseau basse tension B exigerait l'emploi de fils de masse d'une grande longueur. En effet, ces consommateurs basse-tension sont généralement répartis aux quatre coin du véhicule, tel que par exemple le feux de signalisation. La présente invention apporte donc un avantage tout particulier pour la détection des court-circuit dans le cadre d'un réseau bi-tension. En effet, en se limitant à la mesure des courants qui transitent sur le réseau haute tension A on obtient une solution efficace à faible coût. En effet, on utilise les boîtiers électroniques existants qui sont éventuellement reliés à un réseau multiplex associé à une mesure du courant de masse des charges hautes tension 14 qui demande une mise en oeuvre de faible coût grâce à leurs localisation rapprochée. Avec cette méthode, il est ainsi possible de détecter les court-circuits entre les réseaux 42 volts et 12 volts ainsi qu'entre les réseau 42 volts et la masse par l'adjonction supplémentaire d'un seul capteur de courant supplémentaire monté sur le point que relie toutes les masses des consommateurs hautes tension reliés entre eux par un cablage présentant une longueur de fil économiquement admissible dans le domaine de l'industrie automobile. Le fil de masse qui relie tous les consommateurs haute tension peut être connecté sur le chassis de l'automobile. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser un capteur de courant, par exemple a effet hall qui sera lui même relier à un quelconque boîtier électronique de contrôle par exemple par une liaison filaire ou par le réseau Can. Si la somme des courants 11+12+13+14 est non nulle ou la valeur absolue de cette somme est supérieure à une valeur représentative de l'erreur de mesure des courants tolérable, alors le boîtier qui à la charge de la fonction de détecter ce court-circuit peut par exemple, pour éviter l'incendie du véhicule, émettre un ordre via le réseau multiplex, au boîtier qui assure la gestion de la batterie. Ces boîtiers comportent généralement un interrupteur qui assure la déconnextion automatique de la batterie. Ainsi, lorsque un court-circuit est détecté, un ordre de déconnexion de la batterie haute tension peut être donné préservant ainsi le véhicule d'un éventuel incendie. Cette invention présente un intérêt tout particulier dans le cas des réseaux hautes tension du type 42 volt qui présentent des conséquences plus importantes que sur un réseau basse tension de type 12 volts en cas de court-circuit. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile comportant un réseau bi-tension, selon lequel on mesure les courants (Il, 12, 13) transitant dans chacune des branches du réseau électrique haute tension (A) sur lequel sont connectés la machine électrique (1) la batterie haute tension (2) et des consommateurs électriques haute tension (3) et un convertisseur DC/DC (4) caractérisé en ce qu'on mesure le courant de masse (14) de tous les consommateurs haute tension (4) reliés en un seul point et que l'on considère qu'il y a présence d'un court-circuit si la somme des courants 11+12+13+14 est non nulle. 2. Procédé pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détection d'un court-circuit est détectée si la somme des courants 11+12+13+14 est égale a un faible courant non nul qui correspond à la marge d'erreur dûe à l'imprécision des dispositifs de mesures dédits courants Il, 12, 13 et 14. 3. Dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile comportant un réseau bi-tension (A, B), dans lequel sur le réseau haute tension (A) sont connectés, la machine électrique (1), une batterie haute tension (2), un convertisseur DC/DC (4) et des charges hautes tensions (3) caractérisé en ce que toutes les masses des charges haute tension (3) sont reliées en un point unique à un capteur de courant (C3) pour mesurer le courant de masse (14) total de tous ces consommateurs. 4. Dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile selon la revendication 3 caractérisé en ce que le capteur de courant est un capteur à effet hall. 5. Dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile selon la revendication 3 caractérisé en ce que le capteur de courant est relié à un boîtier de contrôle (Cl, C2, C4, CM). 6. Dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que la machine électrique (1) est un alternateur. 7. Dispositif pour la détection d'un court-circuit dans un réseau électrique de véhicule automobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que la machine électrique (1) est un alternateur-démarreur.