Brevet FR2850071A1 — publié le 20040723

Boîtier de distribution pour système de freinage électromécanique de véhicule automobile et système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage pourvu d'un tel boîtier de distribution. L'invention concerne le domaine de l'alimentation de charge électrique embarquée à bord d'un véhicule automobile. En particulier, l'invention se rapporte à un boîtier de distribution d'énergie électrique pour un système de freinage électromécanique de véhicule automobile. Elle concerne également un 10 système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage de véhicule automobile pourvu d'un tel boîtier. Certains véhicules automobiles sont pourvus de systèmes de freinage électromécaniques. Dans ce type de système de freinage, dans le but de conserver 15 la fonction de freinage même en cas de défaut d'alimentation, des sources d'alimentation redondantes sont prévues de manière à raccorder sélectivement une source d'alimentation de secours aux lignes d'alimentation des charges électriques du système de freinage en cas de défaut de fonctionnement du réseau principal d'alimentation. 20 Comme on le conçoit, cette technique ne permet que de pallier les dysfonctionnements liés aux sources d'alimentation et n'est pas adaptée pour résoudre d'autres problèmes tels que des problèmes liés à l'apparition de courts-circuits au sein des lignes d'alimentation des charges. Aussi, le but de l'invention est de pallier cet inconvénient et de fournir un boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage électromécanique de véhicule automobile, permettant de conserver la fonction de freinage même en cas d'apparition de dysfonctionnements de différentes natures. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage électromécanique de véhicule automobile, comprenant un ensemble d'entrées destinées à être respectivement raccordées à des sources d'alimentation du boîtier en énergie électrique et un ensemble de sorties destinées à être raccordées à des charges électriques du système de freinage. Ce boîtier de distribution comporte en outre des moyens de commutation interposés entre les entrées et les sorties pour configurer 5 les éléments de circuit d'alimentation des sorties en fonction de dysfonctionnements détectés dans un réseau d'alimentation s'étendant entre les moyens d'alimentation et les charges. Selon une autre caractéristique du boîtier de distribution selon l'invention, celui-ci comporte des moyens de contrôle du bon 10 fonctionnement des sources d'alimentation, les moyens de commutation étant en outre pilotés en fonction de dysfonctionnements des sources d'alimentation. Selon un mode de réalisation avantageux, le boîtier comporte en outre une source d'alimentation de secours destinée à être raccordée 15 sur une ligne d'alimentation du boîtier en cas de dysfonctionnement d'une source d'alimentation sur laquelle est raccordée ladite ligne d' alimentation. Selon une autre caractéristique du boîtier selon l'invention, celui-ci comporte en outre des moyens de contrôle du bon 20 fonctionnement des charges électriques. Par exemple, les moyens de commutation sont constitués par des dispositifs à semi-conducteurs. Selon un mode de réalisation particulier, le boîtier comporte deux sorties d'alimentation destinées à l'alimentation de deux paires 25 d'actionneurs de freinage et deux entrées auxquelles sont raccordées deux sources d'alimentation respectives. Il comporte un premier commutateur assurant le couplage sélectif de deux lignes d'alimentation s'étendant chacune entre l'une des entrées et l'une des sorties et des deuxième et troisième 30 commutateurs disposés respectivement sur lesdites lignes d'alimentation. Dans ce mode de réalisation, par exemple, on utilise en outre deux lignes conductrices s'étendant chacune entre lesdites lignes d'alimentation, des diodes étant disposées sur lesdites lignes d'alimentation et lesdites lignes conductrices. Dans un mode de réalisation particulier, le boîtier comporte un quatrième moyen de commutation assurant le couplage sélectif 5 desdites lignes d'alimentation en des points situés sur les lignes d'alimentation entre un deuxième ou troisième moyen de communication et une sortie d'alimentation. Selon l'invention, il est également proposé un système de contrôle du fonctionnement d'un système de freinage de véhicule 10 automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de distribution tel que défini ci-dessus. De préférence, les sorties du boîtier sont raccordées à l'ensemble des composants du système de freinage à alimenter. Ceci permet de disposer d'une redondance d'alimentation sur ces 15 composants en cohérence avec la redondance d'alimentation des deux lignes d'alimentation de deux actionneurs de freinage respectifs. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins 20 annexés, sur lesquels: -la figure 1 est un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un boîtier de distribution conforme à l'invention; -la figure 2 est un schéma synoptique illustrant un mode de réalisation du boîtier de la figure 1, utilisant une batterie de secours; 25 -les figures 3a à 3g illustrent différents modes de raccordement de la batterie de secours; et -la figure 4 illustre un autre mode de réalisation du boîtier de distribution selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un schéma de principe d'un 30 boîtier de distribution d'énergie électrique conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 10. Dans l'exemple de réalisation considéré, ce boîtier de distribution 10 est destiné à assurer l'alimentation de charges électriques d'un système de freinage électromécanique d'un véhicule automobile, en fournissant deux niveaux de tension, en l'espèce, de 14 volts et de 42 volts à ces charges, en fonction de leur exigence en matière de consommation. En particulier, ce boîtier est destiné à l'alimentation en diagonale de moyens de freinage, c'est-à-dire, d'une 5 part les actionneurs avant- droit et arrière-gauche et, d'autre part, les actionneurs avant-gauche et arrière-droit, au moins de deux lignes d'alimentation respectives. Ainsi, le boîtier 10 comporte un ensemble d'entrées El, ..., EJ, raccordées chacune à une source d'alimentation en tension, assurant 10 l'alimentation du boîtier 10 en courant, et un ensemble de sorties Si, SJ, par lesquelles le boîtier 10 est raccordé aux charges électriques du système de freinage électromécanique à alimenter. Par exemple, pour une telle alimentation en diagonale, en se référant à la figure 2, le boîtier 10 est pourvu de trois entrées El, E2 15 et E3, raccordées respectivement à trois lignes d'alimentation Li, L2 et L3. Par exemple, la ligne Ll comporte un alternateur capable de délivrer une tension de 42 volts associé à une batterie d'alimentation de 36 volts, la ligne L2 comporte une batterie d'alimentation de 12 volts associée à un convertisseur courant continu-courant continu, et la 20 ligne L3 constitue une ligne facultative sur laquelle est branchée une source d'alimentation de secours, constituée par une batterie d'alimentation de 36 volts. Dans ce mode de réalisation, le boîtier 10 comporte deux sorties Si et S2, auxquelles sont raccordées deux paires L'l et L'2 et 25 L'' i et L" 2 de lignes d'alimentation de charges électriques du système de freinage électromécanique. Comme indiqué précédemment, ce mode de réalisation est adapté pour assurer l'alimentation d'un système de freinage comprenant deux paires d'actionneurs de freinage placés en diagonale. 30 En d'autres termes, selon ce mode de réalisation, chaque paire de lignes d'alimentation assure l'alimentation des actionneurs de frein et de dispositifs qui lui sont associés, disposés selon une diagonale du véhicule. Par exemple, les lignes d'alimentation L'1 et L'2 assurent l'alimentation des actionneurs de frein de la roue avant droite et de la roue arrière gauche, alors que les autres lignes d'alimentation L"1 et L''2 assurent l'alimentation des actionneurs de frein de la roue avant gauche et de la roue arrière droite. En ce qui concerne les lignes d'alimentation de chaque paire, l'une des lignes, à savoir les lignes L'1 et L"'1, sont destinées à l'alimentation des actionneurs de frein du système de freinage. L'autre ligne, à savoir les lignes L'2 et L"'2, sont chacune 10 pourvues d'un convertisseur 12 courant continu-courant continu abaisseur de tension, servant à l'alimentation de dispositifs électromécaniques associés aux actionneurs, tels que des capteurs, des calculateurs, des composants nécessaires pour le réseau de communication embarqué, ... Cet agencement permet d'obtenir une 15 redondance cohérente de l'ensemble des éléments de l'architecture. On notera que ces convertisseurs 12 sont placés dans le boîtier de distribution 10 ou à l'extérieur de celui-ci, et peuvent être constitués par des régulateurs linéaires ou des régulateurs à découpage. A titre d'exemple, les tensions de sortie de ces 20 convertisseurs sont de l'ordre de 14 volts ou de 5 volts. Par ailleurs, le boîtier de distribution 10 est pourvu de moyens de diagnostic (non représentés), capables de contrôler le bon fonctionnement des sources d'alimentation accordées aux lignes LI et L2. Ces moyens de diagnostic sont par exemple constitués par des 25 capteurs de mesure du courant délivré par les lignes Li et L2, raccordés à un calculateur approprié. Dans ce cas, la ligne L3, qui incorpore la batterie de secours, n'est pas utilisée. En effet, dans ce cas, le boîtier 10 dispose à tout instant d'une mesure de l'énergie disponible dans chacune des lignes 30 d'alimentation Li et L2, et est en mesure de déterminer si cette réserve d'énergie est suffisante pour alimenter une charge déterminée avec un profil d'utilisation défini. Cependant, dans le cas o de tels moyens de diagnostic ne sont pas prévus, la ligne L3 est utilisée pour pallier la déficience de l'une des lignes d'alimentation LI ou L2, pour atteindre une réserve d'énergie suffisante. De même, le boîtier 10 est pourvu de moyens de diagnostic capables de contrôler le bon fonctionnement des charges électriques. 5 Ces moyens de diagnostic sont également, par exemple, constitués par des moyens de mesure de la quantité de courant consommée par chacune des charges et sont raccordés au calculateur du boîtier 10. Ainsi, le calculateur est en mesure de connaître, en permanence, l'état des sources d'alimentation, les réserves d'énergie 10 ainsi que l'état de fonctionnement des charges électriques du système de freinage. Par ailleurs, et comme on le voit sur la figure 2, le boîtier 10 est pourvu de moyens de commutation permettant de configurer les éléments de circuit s'étendant entre chacune des entrées et chacune des 15 sorties, de manière à pallier un dysfonctionnement apparaissant au sein des lignes d'alimentation Ll, L2, L'l, L'2 et L" 1 et L" 2. Comme on le voit sur cette figure, ces moyens de commutation comportent un premier commutateur Cl assurant le couplage sélectif des lignes d'alimentation LI et L2 raccordées aux entrées El et E2, et 20 des deuxième et troisième commutateurs, respectivement C2 et C3, disposés sur les lignes d'alimentation s'étendant entre les entrées El et Si, d'une part, et entre les entrées E2 et S2, d'autre part, de manière à ouvrir sélectivement les portions de circuits incriminés. Deux lignes conductrices 16 et 14 s'étendent entre ces lignes 25 d'alimentation, c'est-à-dire entre l'entrée El et la sortie S2, d'une part, et entre l'entrée E2 et la sortie S1, d'autre part. Des diodes, telles que D, sont disposées sur les lignes conductrices 16 et 14 et, éventuellement, sur les lignes d'alimentation, et sont agencées de manière à permettre la circulation du courant des 30 entrées vers les sorties. Enfin, en se référant à la figure 3, la batterie de secours branchée sur la ligne L3 peut être raccordée au boîtier 10 d'alimentation de différentes manières. En effet, en se référant aux figures 3a à 3d, cette batterie de secours peut être raccordée à l'un ou l'autre des noeuds a ou b s'étendant entre l'une des entrées et une borne du premier commutateur Cl. De même, en se référant aux figures 3e à 3g, cette source d'alimentation de secours peut également être raccordée à chaque noeud commun entre l'une des lignes conductrices 16 et 14 et une ligne d'alimentation correspondante, ou simultanément, avec ces deux lignes. Dans chaque cas, des commutateurs C' associés, le cas échéant 10 à des diodes passant en direction des sorties SI ou S2, peuvent également être prévus. On notera que les commutateurs utilisés au sein du boîtier 10 peuvent être, par exemple, constitués par des commutateurs à semiconducteurs, de types MOS, IGBT, thyristors, ..., ou encore des 15 interrupteurs électromécaniques, par exemple de type relais. Comme on le conçoit, ces commutateurs sont utilisés pour isoler des portions de circuit d'alimentation en cas de défaut électrique. En effet, le commutateur désigné par la référence Cl permet de séparer en deux l'architecture en cas de défaut électrique 20 sur l'une des deux moitiés du circuit. En ouvrant le commutateur Cl, la fonction de freinage reste néanmoins maintenue dans les deux diagonales d'actionneur grâce à la disposition des diodes D et des lignes conductrices 16 et 14, sur lesquelles ces diodes sont placées. En ce qui concerne les commutateurs C2 et C3, ces moyens de 25 commutation permettent, en cas de court-circuit sur l'une des diagonales, d'isoler la ligne d'alimentation défectueuse du reste du circuit. Dans ce cas, les deux lignes d'alimentation Ll et L2 restent disponibles et opérationnelles, mais le freinage du véhicule ne peut être effectué que sur la diagonale restante. Il sera compris que l'agencement, représenté à la figure 2, des commutateurs et des lignes conductrices 14 et 16, pourra être différent au sein du boîtier 10 sans toutefois sortir du champ de l'invention. A titre d'exemple, en se référant à la figure 4, les lignes conductrices 14 et 16 peuvent s'étendre respectivement de l'entrée El à la sortie Sl et de l'entrée E2 à la sortie S2. Un commutateur C4 est placé entre les deux lignes conductrices, en aval des commutateurs Cl à C3. Le commutateur C4, contrairement aux commutateurs Cl à C3, est ouvert en fonctionnement normal. Un court-circuit sur l'une des diagonales 5 entraîne donc des commutations du type évoqué dans les paragraphes précédents. Par contre, en cas de court-circuit sur la branche avec le point a (resp. b), on ouvre les commutateurs Cl et C2 (resp. C3) et on ferme C4 pour maintenir la disponibilité des deux diagonales. REVENDICATIONS 1. Boîtier de distribution d'énergie électrique pour système de freinage électromécanique de véhicule automobile, comprenant un ensemble d'entrées (El, E2, E3) destinées à être respectivement 5 raccordées à des sources d'alimentation du boîtier en énergie électrique et un ensemble de sorties (Si, S2) destinées à être raccordées à des charges électriques du système de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commutation (Cl, C2, C3, C4) interposés entre les entrées et les sorties pour 10 configurer les éléments de circuit d'alimentation des sorties en fonction de dysfonctionnements détectés dans un réseau d'alimentation (Li, L2, L'l, L'2, L"l, L" 2) s'étendant entre les moyens d'alimentation et les charges. 2. Boîtier de distribution selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce qu'il comporte des moyens de contrôle du bon fonctionnement des sources d'alimentation, les moyens de commutation (Cl, C2, C3) étant en outre pilotés en fonction de dysfonctionnements des sources d'alimentation. 3. Boîtier de distribution selon la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une source d'alimentation de secours (L3) destinée à être raccordée sur une ligne d'alimentation du boîtier en cas de dysfonctionnement d'une source d'alimentation à laquelle est raccordée ladite ligne d'alimentation. 4. Boîtier de distribution selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle du bon fonctionnement des charges électriques. 5. Boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation (Cl, C2, C3) sont constitués par des dispositifs à semiconducteurs. 6. Boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux 5 sorties d'alimentation (Si, S2) destinées à l'alimentation de deux paires d'actionneurs de freinage et deux entrées (El, E2) auxquelles sont raccordées deux sources d'alimentations respectives, et en ce qu'il comporte un premier moyen de commutation (Cl) assurant le couplage sélectif de deux lignes d'alimentation s'étendant chacune 10 entre l'une des entrées et l'une des sorties et des deuxième et troisième moyens de commutation (C2, C3) disposés respectivement sur lesdites lignes d'alimentation. 7. Boîtier de distribution selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux lignes conductrices (16, 14) 15 s'étendant chacune entre lesdites lignes d'alimentation, et en ce que diodes sont disposées sur lesdites lignes d'alimentation et lesdites lignes conductrices. 8. Boîtier de distribution selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un quatrième moyen de commutation (C4) 20 assurant le couplage sélectif desdites lignes d'alimentation en des points situés sur les lignes d'alimentation entre un deuxième ou troisième moyen de communication (C2 ou C3) et une sortie d'alimentation (Si ou S2). 9. Système de contrôle du fonctionnement d'un système de 25 freinage de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Système de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que les sorties du boîtier sont raccordées à l'ensemble des 30 composants du système de freinage à alimenter.