Brevet FR2862816A1 — publié le 20050527

La présente invention concerne un dispositif de sécurité associé à un équipement électrique embarqué dans un véhicule et adapté pour contrôler l'énergie électrique d'un tel équipement. L'objet de l'invention vise en particulier à contrôler l'énergie électrique d'un équipement constituant une source d'énergie telle qu'une batterie par exemple. Depuis quelques années, il est apparu le besoin de contrôler l'énergie électrique de la batterie embarquée dans un véhicule pour des raisons en particulier de sécurité et de réduction de la consommation du véhicule et d'émission de dioxyde de carbone. Il a été ainsi proposé d'associer à la batterie du véhicule, un système de gestion afin d'optimiser le fonctionnement de la batterie. A cet égard, le système de gestion doit connaître l'état de charge ou de décharge de la batterie, l'historique de charge et de décharge, ou le mode de fonctionnement du véhicule à savoir moteur arrêté ou non, véhicule en marche ou à l'arrêt. Ce système de gestion pilote l'énergie électrique délivrée par la batterie, de manière spécifique à chaque situation de fonctionnement rencontrée telle que par exemple, l'existence d'une décharge électrique avec le moteur arrêté, de fortes décharges pulsées destinées à la direction assistée ou à des soupapes électromagnétiques, de fortes consommations en continu pour assurer un dégivrage, d'une décharge électrique lente lorsque le véhicule est arrêté. Ce système de gestion est associé à un capteur de mesure du courant délivré par la batterie ainsi qu'à des capteurs de mesure de la tension et de la température de la batterie. Un tel système de gestion s'avère d'autant plus important qu'un véhicule intègre de plus en plus d'équipements électriques. Il s'ensuit une augmentation du réseau de conducteurs électriques, ce qui conduit à des risques de pannes et/ou de courts-circuits. Il apparaît ainsi des courtscircuits de type résistif avec un courant qui ne dépasse pas quelques dizaines d'ampères, ne permettant pas ainsi de faire jouer les fusibles de protection. Dans certains cas, un tel court-circuit peut conduire à une destruction d'un équipement électrique, voire au début d'un incendie. Or dans certains cas, le système de gestion ne permet pas de contrôler l'énergie électrique délivrée par la batterie pour notamment des pannes ou des courts-circuits intervenant sur certains équipements électriques. Pour tenter de détecter un court-circuit dans le réseau électrique d'un véhicule, le brevet FR 2 831 272 propose de mesurer tous les courants passant dans les différentes branches du réseau électrique du véhicule par l'intermédiaire de capteurs de courant et de procéder à la sommation de ces courants. Si la somme des courants est non nulle correspondant à un court-circuit, un boîtier électronique de contrôle est apte à assurer la déconnexion de la batterie. Il doit être noté que cette technique impose de mettre en oeuvre autant de capteurs de courant que de branches du réseau électrique. De plus, il doit être considéré que la somme des courants peut être nulle alors qu'un court-circuit est présent sur un circuit du réseau électrique. Enfin, un tel système ne permet pas de contrôler l'énergie électrique délivrée par la batterie pour des courtcircuits intervenant sur certains équipements électriques. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant un système intelligent de sécurité, permettant de pouvoir contrôler de manière sûre l'énergie électrique d'équipements embarqués dans un véhicule. Pour atteindre un tel objectif, l'invention concerne un dispositif intelligent de sécurité pour au moins un équipement électrique embarqué dans un véhicule comportant un réseau de circuits électriques dans lesquels sont montés des équipements électriques dont au moins un constitue une source d'énergie. Un tel dispositif intelligent de sécurité se présente sous la forme d'un boîtier comportant des moyens de montage sur au moins un circuit électrique, le boîtier comportant: au moins un capteur de mesure d'un courant circulant sur un circuit électrique du réseau, une unité de calcul et de commande comportant: É des moyens d'acquisition des mesures de courant prises par le capteur de courant, É des moyens de calcul qui, en fonction des mesures de courant et de critères déterminés de fonctionnement du réseau électrique, déterminent l'état normal ou anormal de fonctionnement d'au moins un équipement électrique, et au moins un système de coupure piloté par l'unité de calcul et de commande de manière à couper au moins le circuit électrique comportant un équipement électrique qui est considéré par ladite unité, en état de fonctionnement anormal. Selon une variante préférée de réalisation, l'unité de calcul et de commande comporte des moyens d'acquisition des mesures d'au moins un paramètre de fonctionnement de la source d'énergie, telle que la tension délivrée par la source d'énergie et/ou la température de la source d'énergie. Avantageusement, le système de coupure est monté dans le circuit d'un équipement électrique constituant une source d'énergie, telle qu'un alternateur, une batterie ou un convertisseur de tension. De préférence, l'unité de calcul et de commande comporte des moyens de communication avec un système centralisé de gestion de la source d'énergie. Selon cette variante de réalisation, les moyens de calcul déterminent les conditions de fonctionnement des équipements électriques en fonction des signaux d'état de fonctionnement du véhicule transmis par le système centralisé de gestion. Avantageusement, les moyens de calcul déterminent les conditions de fonctionnement des équipements électriques, en fonction de critères déterminés de fonctionnement de la batterie telles que des valeurs prédéterminées de courant correspondant à un court-circuit. Par exemple, le capteur de mesure de courant est du type à effet Hall. De préférence, le capteur de mesure de courant est monté dans le circuit d'un équipement électrique constituant une source d'énergie telle qu'un alternateur, une batterie ou un convertisseur de tension. Avantageusement, le boîtier comporte des moyens de montage sur un circuit électrique d'une source d'énergie et des moyens intégrés de récupération de l'énergie délivrée par la source en vue d'alimenter les divers éléments électriques du boîtier. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système de coupure est monté dans le réseau électrique en dehors d'au moins un circuit électrique de sécurité. De préférence, le système de coupure comporte un actionneur du type 30 pyrotechnique. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence à la Figure Unique qui est un schéma bloc fonctionnel montrant un exemple de réalisation d'un dispositif intelligent de sécurité conforme à l'invention. L'objet de l'invention concerne ainsi un dispositif intelligent de sécurité pour au moins un équipement électrique 1; embarqué dans un véhicule, en particulier automobile, et comportant un réseau électrique dont une partie seulement est schématisée à la Figure Unique. Un tel réseau électrique comporte des circuits électriques 2, 21, 22, ... dans lesquels sont montés des équipements électriques 1, 11, 12, etc. dont au moins un par exemple référencé 1 correspond à une source d'énergie telle qu'une batterie, un alternateur ou un convertisseur de tension. Un tel dispositif se présente sous la forme d'un boîtier 3 comportant des moyens non représentés de montage sur au moins un circuit électrique du réseau. De tels moyens de montage permettent de fixer le boîtier 3 par exemple sur l'extrémité d'un câble d'une source d'énergie, ou sur une cosse de sortie de la batterie. Le boîtier 3 comporte au moins un capteur 4 de mesure du courant circulant sur un circuit électrique du réseau. Avantageusement, le capteur de courant 4 est du type à effet Hall. Selon une variante préférée de réalisation, le capteur de mesure 4 est monté dans le circuit électrique (à savoir 2 dans l'exemple illustré) d'un équipement électrique correspondant à une source d'énergie (référence 1 dans l'exemple illustré). Le boîtier 3 comporte également une unité de calcul et de commande 6 comportant des moyens d'acquisition 7 des mesures de courant délivrées par le capteur de courant 4. Cette unité de calcul et de commande 6 comporte selon une variante préférée de réalisation, des moyens d'acquisition des mesures d'au moins un paramètre de fonctionnement de la source d'énergie. De préférence, en tant que paramètre de fonctionnement de la source d'énergie telle que la batterie, il peut être prévu de prendre en compte la tension délivrée par la batterie et/ou la température de la batterie. Selon cette variante préférée de réalisation, l'unité de calcul et de commande 6 comporte des moyens d'acquisition 8 des mesures de la tension de la source d'énergie et des moyens d'acquisition 9 des mesures de la température de la source d'énergie. Cette unité de calcul et de commande 6 comporte également des moyens de calcul 11 qui en fonction de critères déterminés de fonctionnement du réseau électrique et des mesures obtenues par les moyens d'acquisition du courant 7, et éventuellement de la tension et de la température 8 et 9, déterminent les conditions de fonctionnement d'au moins un équipement électrique 1, 11, 12. En d'autres termes, l'unité de calcul et de commande 6 détermine l'état de fonctionnement normal ou anormal d'un équipement électrique. Cet état de défaillance est pris en compte en considération de l'énergie électrique circulant sur le circuit d'un tel équipement électrique et non pas des fonctions spécifiques attachées à l'équipement électrique. L'unité de calcul et de commande 6 est apte à piloter au moins un système de coupure 15 monté également dans le boîtier 3. Un tel système de coupure 15 tel un coupe-circuit peut être un actionneur du type pyrotechnique. Un tel système de coupure 15 est apte à couper le circuit d'un équipement électrique qui est considéré par l'unité de calcul et de commande 6, en état de fonctionnement anormal. Selon une variante préférée de réalisation, le système de coupure 15 est monté dans le circuit électrique d'un équipement électrique constituant une source d'énergie 1. En d'autres termes, le système de coupure 15 est monté à la sortie de la source d'énergie de manière à couper l'alimentation électrique des équipements 12 montés en aval du système de coupure 15 par rapport à la source d'énergie 1. De tels équipements électriques 12 sont par exemple, des éléments gros consommateurs d'énergie tels que le système de climatisation, les moteurs électriques, les résistances chauffantes, etc. Selon une variante préférée de réalisation, le système de coupure 15 est monté dans le réseau électrique en dehors d'au moins un circuit électrique de sécurité 21 comportant au moins un équipement électrique de sécurité 11. En d'autres termes, l'équipement électrique de sécurité 11, tel que les feux de détresse, les systèmes de sécurité du véhicule, etc. sont toujours alimentés par la source d'énergie 1. L'unité de calcul et de commande 6 prend en compte les mesures de courant et les mesures de température et/ou de tension de la batterie 1. A partir de ces mesures et des critères déterminés de fonctionnement du véhicule telles que par exemple la conjonction d'un courant de charge élevé et d'une température de batterie élevée ou la conjonction de la variation de la tension batterie sous courant de charge témoignant du mauvais état de santé de la batterie, les moyens de calcul 11 déterminent s'il convient d'interrompre l'alimentation électrique d'un ou de plusieurs équipements électriques 1, 12. Dans le cas où un équipement électrique 1, 12 ne doit plus être alimenté par la source d'énergie, l'unité de calcul et de commande 6 pilote le système de coupure 15 monté dans le circuit électrique associé. Dans la mesure où la décision de commande est réalisée au niveau du dispositif de sécurité placé à la sortie de la source d'énergie, la coupure de l'alimentation de l'équipement électrique souhaité est réalisée de manière sûre. Il doit être compris que le dispositif de sécurité conforme à l'invention se présente sous la forme d'un boîtier intelligent, à caractère autonome, capable de couper le ou les circuits électriques associé(s) au(x) coupe-circuit 15 permettant la gestion complète de l'énergie délivrée par la source d'énergie lorsque cette dernière est équipée en sortie du dispositif conforme à l'invention. Avantageusement, l'unité de calcul et de commande 6 comporte des moyens 20 de communication avec un système centralisé 21 de gestion de la source d'énergie. Un tel système centralisé de gestion 21 est apte à transmettre à l'unité de calcul et de commande 6 des signaux d'état de fonctionnement du véhicule tel que véhicule arrêté ou en marche, moteur arrêté ou en marche. Les moyens de calcul 11 déterminent ainsi les conditions de fonctionnement des équipements électriques 1, 12 en fonction de tels signaux d'état de fonctionnement du véhicule. Par exemple, lorsque le véhicule est en position d'arrêt, il peut être choisi des conditions déterminées de fonctionnement de la source d'énergie correspondant à la recherche d'une consommation anormale en courant. Au-dessus d'un seuil déterminé de courant délivré par la batterie, l'unité de calcul et de commande 6 peut détecter un court-circuit et ainsi piloter un système de coupure 15 associé au circuit d'alimentation en court-circuit. De même, lorsque le véhicule est en état de marche, il peut être choisi des conditions de fonctionnement de la batterie correspondant par exemple, à une batterie trop sollicitée et non rechargée, à une panne de l'alternateur, à une batterie usagée, à une consommation anormale, etc. L'unité de calcul et de commande 6 pilote ainsi le ou les systèmes de coupure 15 associés aux équipements électriques dont il convient de couper l'alimentation électrique. Dans le cas où le boîtier 3 comporte des moyens de montage sur un circuit électrique d'une source d'énergie, il est avantageux d'incorporer au boîtier 3, des moyens intégrés de récupération de l'énergie délivrée pour la source d'énergie en vue d'alimenter les divers éléments électriques du boîtier. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Dispositif intelligent de sécurité pour au moins un équipement électrique embarqué dans un véhicule comportant un réseau de circuits électriques dans lesquels sont montés des équipements électriques dont au moins un constitue une source d'énergie, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un boîtier (3) comportant des moyens de montage sur au moins un circuit électrique, le boîtier comportant: au moins un capteur (4) de mesure d'un courant circulant sur un circuit électrique du réseau, une unité de calcul et de commande (6) comportant: É des moyens (7) d'acquisition des mesures de courant prises par le capteur de courant (4), É des moyens de calcul (11) qui, en fonction des mesures de courant et de critères déterminés de fonctionnement du réseau électrique, déterminent l'état normal 15 ou anormal de fonctionnement d'au moins un équipement électrique, et au moins un système de coupure (15) piloté par l'unité de calcul et de commande (6) de manière à couper au moins le circuit électrique comportant un équipement électrique qui est considéré par ladite unité en état de fonctionnement anormal. 2 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de calcul et de commande (6) comporte des moyens d'acquisition (8, 9) des mesures d'au moins un paramètre de fonctionnement de la source d'énergie, telle que la tension délivrée par la source d'énergie et/ou la température de la source d'énergie. 3 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de coupure (15) est monté dans le circuit d'un équipement électrique constituant une source d'énergie, telle qu'un alternateur, une batterie ou un convertisseur de tension. 4 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que l'unité de calcul et de commande (6) comporte des moyens (20) de communication avec un système centralisé (21) de gestion d'une source d'énergie. - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de calcul (11) déterminent les conditions de fonctionnement des équipements électriques (1, 12) en fonction des signaux d'état de fonctionnement du véhicule transmis par le système centralisé de gestion (21). 6 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calcul (11) déterminent les conditions de fonctionnement des équipements électriques (1, 12), en fonction de critères déterminés de fonctionnement de la batterie telles que des valeurs prédéterminées de courant correspondant à un court- circuit. 7 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de mesure de courant (4) est du type à effet Hall. 8 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, 3 ou 7, caractérisé en ce que le capteur de mesure de courant (4) est monté dans le circuit d'un équipement électrique (1) constituant une source d'énergie telle qu'un alternateur, une batterie ou un convertisseur de tension. 9 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (3) comporte des moyens de montage sur un circuit électrique d'une source d'énergie (1) et des moyens intégrés de récupération de l'énergie délivrée par la source en vue d'alimenter les divers éléments électriques du boîtier. 10 - Dispositif intelligent de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de coupure (15) est monté dans le réseau électrique en dehors d'au moins un circuit électrique de sécurité (11). 11 - Dispositif selon la revendication 1 ou 10, caractérisé en ce que le système de coupure (15) est un actionneur du type pyrotechnique.