Brevet FR2890797A1 — publié le 20070316

L'objet de l'invention concerne un dispositif pour détecter l'apparition d'un courant de défaut à la sortie d'une source d'énergie d'un véhicule automobile. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la surveillance d'une batterie d'un véhicule automobile afin d'éviter sa décharge. D'une manière générale, un véhicule automobile est équipé d'au moins une batterie qui même lorsque le véhicule est à l'arrêt, alimente certains équipements électriques et/ou électroniques selon une durée déterminée. C'est ainsi le cas des dispositifs anti-vols, des systèmes de verrouillage des portes, des feux de sécurité, etc.. Dans le même sens, certains équipements tels que des calculateurs, des circuits électroniques ou des actionneurs demandent régulièrement la fourniture d'une énergie électrique afin d'assurer différentes fonctions associées. Des pannes ou des courts-circuits intervenant sur certains équipements électriques ou électroniques peuvent conduire à une décharge complète de la batterie. Il apparaît ainsi des courts-circuits de type résistif avec un courant qui ne dépasse pas quelques dizaines d'ampères, ne permettant pas de faire jouer les fusibles de protection pouvant entraîner une décharge de batterie, voire un incendie du véhicule. D'une manière générale, il apparaît le besoin de mesurer précisément un courant de défaut provenant d'un court-circuit ou d'un courant de fuite. L'état de la technique a proposé différentes solutions afin de détecter l'apparition d'un courant de défaut. De manière générale, un dispositif de surveillance comporte un circuit de mesure de courant avec une résistance interposée entre la sortie de la batterie et les charges alimentées par la batterie. Un tel dispositif comporte également une unité de gestion qui en fonction de la mesure du courant pilote l'ouverture d'un interrupteur monté à la sortie de la batterie pour déconnecter des charges en cas d'apparition d'un courant de défaut. Il doit être considéré que la résistance de mesure traversée par le courant est génératrice d'une chute de tension, ce qui diminue d'autant la 2890797 2 tension appliquée aux charges alimentées. En effet, le courant traversant cette résistance lors des phases de marche du véhicule est important (quelques centaines d'ampères) ainsi que lors des demandes en courant par les calculateurs ou actionneurs pendant les phases d'arrêt du véhicule (quelques dizaines d'ampères). Par ailleurs, pour obtenir une mesure précise du courant de manière à optimiser la qualité de détection des défauts, il apparaît nécessaire de réaliser une mesure sur une faible gamme de valeurs, par exemple de l'ordre de plus ou moins 1 ampère. Aussi, pour avoir une mesure précise de courant sur une gamme de faible valeur, il apparaît nécessaire que la résistance de mesure traversée par le courant présente une grande valeur ohmique, ce qui entraîne une chute de tension élevée à fort courant. Il existe donc une incompatibilité entre d'une part, une mesure résistive précise sur une faible gamme de valeurs et d'autre part, une faible chute de tension alors que le courant délivré par la batterie et traversant la résistance présente une valeur importante. L'objet de l'invention vise donc à proposer un dispositif permettant de pouvoir mesurer de manière précise, via une résistance ohmique, un courant de défaut tel qu'un court-circuit ou un courant de fuite, sans toutefois entraîner une chute de tension élevée par rapport aux charges alimentées par la batterie. Pour atteindre un tel objectif, le dispositif pour surveiller l'apparition d'un courant de défaut à la sortie d'au moins une source d'énergie d'un véhicule, alimentant une série de charges électriques, est destiné à être monté à la sortie de la source d'énergie qui présente d'une part, un mode de fonctionnement fort courant correspondant à une fourniture en courant des charges électriques et d'autre part, un mode de fonctionnement hors fort courant. Selon l'invention, le dispositif comporte: - une branche de mesure de courant montée en parallèle d'une branche de dérivation présentant une résistance électrique inférieure de celle de la branche de mesure, des moyens de mesure du courant circulant dans la branche de mesure, - au moins un interrupteur commandé placé dans la branche de dérivation, - et des moyens d'analyse et de commande reliés à l'interrupteur commandé, aux moyens de mesure et à des moyens d'information sur l'état de l'énergie fourni par la source d'énergie, ces moyens d'analyse et de commande permettant d'une part, de fermer l'interrupteur lorsque la source d'énergie fonctionne en mode fort courant, et d'autre part, lorsque la source d'énergie est en mode hors fort courant, d'ouvrir l'interrupteur et de mesurer de manière précise le courant afin de détecter l'apparition d'un courant de défaut. Selon une variante préférée de réalisation, les moyens d'analyse et de commande pilotent l'ouverture de moyens de coupure lors de la détection de l'apparition d'un courant de défaut. Avantageusement, les moyens de coupure sont constitués par au moins un interrupteur monté en série dans la branche de mesure. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de coupure sont constitués par un interrupteur placé à la sortie de la source d'énergie ou en 20 série avec au moins une charge électrique. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les moyens d'analyse et de commande pilotent l'ouverture de l'interrupteur monté en série dans la branche de mesure lorsque la source d'énergie est en mode fort courant. Selon un exemple de réalisation, les moyens de mesure de courant comporte une résistance et un circuit de mesure du courant traversant la résistance. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de courant assurent une mesure du courant circulant dans la branche de mesure lorsque l'interrupteur est fermé. 2890797 4 Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les moyens d'analyse et de commande assurent l'ouverture des moyens de coupure et de l'interrupteur placé dans la branche de dérivation en fonction de l'état d'arrêt du véhicule. De même, les moyens d'analyse et de commande pilotent la fermeture des moyens de coupure pour permettre une mesure de courant dans la branche de mesure. Par exemple, les moyens d'analyse et de commande font partie intégrante du dispositif ou sont tout ou partie déportés dans un calculateur. Un autre objet de l'invention est de proposer un système de surveillance de l'état électrique d'un véhicule comportant un dispositif conforme à l'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de surveillance conforme à l'invention. La Figure 2 est un schéma synoptique permettant de décrire le fonctionnement du dispositif de surveillance conforme à l'invention. La Figure 3 est un schéma illustrant une variante de réalisation du dispositif de surveillance conforme à l'invention. Tel que cela ressort de la Fig. 1, l'objet de l'invention concerne un dispositif 1 adapté pour surveiller l'apparition d'un courant de défaut à la sortie d'au moins une source d'énergie 2 d'un véhicule automobile. De manière classique, la source d'énergie 2 alimente une série de charges électriques 3 et se trouve composée d'une batterie montée en parallèle d'un alternateur. Le dispositif de surveillance 1 est destiné à être monté à la sortie de la source d'énergie 2. Par exemple, le dispositif 1 se présente sous la forme d'un boîtier interposé entre la source d'énergie 2 et les charges électriques 3. Le dispositif de surveillance 1 comporte une branche 5 de 2890797 5 mesure de courant montée en parallèle d'une branche de dérivation 7 qui présente une résistance électrique inférieure à la résistance électrique de la branche de mesure 5. La branche de mesure 5 est équipée d'une résistance 8 dite shunt faisant partie de moyens de mesure de courant 9. La branche de dérivation 7 comporte au moins un interrupteur commandé 11 permettant d'ouvrir ou de fermer la branche de dérivation 7. Il doit être considéré que la branche de dérivation 7 est faiblement résistive (par exemple inférieur à 10 mQ) tandis que la branche de mesure 5 est fortement résistive (par exemple supérieur à 10 mQ) et typiquement de l'ordre de quelques centaines mi-2. Les moyens de mesure 9 comporte également un circuit de mesure 12 du courant traversant la branche de mesure 5 et plus précisément la résistance 8. Ce circuit de mesure 12 peut être réalisé de toute manière appropriée en mettant par exemple en oeuvre un amplificateur placé aux bornes de la résistance 8. Le dispositif de surveillance 1 comporte également des moyens d'analyse et de commande 13 reliés à l'interrupteur commandé 11 et au circuit de mesure 12. Ces moyens d'analyse et de commande 13 sont reliés également à des moyens d'information 15 donnant des renseignements sur l'état de l'énergie fourni par la source d'énergie 2. D'une manière générale, il doit être considéré que la source d'énergie 2 présente un mode de fonctionnement à fort courant et un mode de fonctionnement hors fort courant. Le mode de fonctionnement à fort courant apparaît lorsque le véhicule est en marche (quelques centaines d'ampères) ou lorsque le véhicule est à l'arrêt mais que certaines charges telles que des actionneurs ou des calculateurs nécessitent un courant pendant une durée déterminée (quelques dizaines d'ampères). La source d'énergie 2 présente également un mode de fonctionnement hors fort courant pouvant être qualifié de mode de fonctionnement en faible courant. Les moyens d'informations 15 fournissent aux moyens d'analyse et de commande 13 des informations sur l'état de fonctionnement de la source d'énergie (mode fort courant ou mode hors courant) qui dépend des demandes en énergie des différentes charges 3. Les moyens d'analyse et de commande 13 permettent ainsi d'une part de fermer l'interrupteur 11 lorsque la batterie fonctionne en mode fort courant et d'autre part lorsque la batterie est en mode hors fort courant, d'ouvrir l'interrupteur 11 et de mesurer le courant circulant dans la branche de mesure 5 afin de détecter l'apparition d'un courant de défaut. Ainsi, lorsqu'au moins une charge conduit à un mode de fonctionnement de la batterie en mode fort courant, la branche de dérivation 7 est fermée de sorte qu'il apparaît une très faible résistance et donc une très faible chute de tension alors même que le courant circulant peut être de valeur importante. Typiquement, il peut être prévu une résistance de quelques mQ pour la branche de dérivation 7 de sorte qu'il apparaît une faible chute de tension inférieure au Volt. La dérivation est d'autant meilleure que la résistance de la branche de dérivation 7 est très inférieure à la résistance de la branche de mesure 5. Il est à noter que pendant le mode de fonctionnement fort courant, les moyens de mesure 9 peuvent assurer une mesure du courant circulant dans la branche de mesure 5. Lorsque la source d'énergie 2 est en mode de fonctionnement hors fort courant, la branche de dérivation 7 est ouverte par l'ouverture de l'interrupteur 11, de sorte que le courant passe uniquement dans la branche de mesure 5. Compte tenu de la grande valeur ohmique de la résistance 8, il peut être obtenu une mesure précise de courant avec une faible chute de tension inférieure au Volt sur une gamme de valeurs de courant de faibles valeurs. Les moyens d'analyse et de commande 13 permettent ainsi de détecter l'apparition d'un courant de défaut aux bornes de la source d'énergie 2. Le dispositif de surveillance 1 selon l'invention permet ainsi de réaliser une mesure précise de courant tout en n'entraînant pas une chute de tension de la source d'énergie. Il est à noter que cette mesure de courant est efficace principalement lorsque débite en tant que source d'énergie 2, la batterie. La Fig. 2 permet d'expliciter le fonctionnement du dispositif de surveillance selon l'invention. Il doit être noté que le dispositif de surveillance 1 prend en compte comme information la marche du véhicule. Si le véhicule est en marche, les moyens d'analyse et de commande 13 pilotent la fermeture de l'interrupteur commandé 11 afin que la source d'énergie puisse débiter dans les charges 3 via la branche de dérivation 7. Si le véhicule est à l'arrêt, le dispositif de surveillance 1 prend en compte s'il apparaît ou non un besoin en courant élevé auprès d'au moins une charge. Si le besoin d'un courant élevé apparaît, les moyens d'analyse et de commande 13 pilotent la fermeture de l'interrupteur commandé 11 afin d'assurer l'alimentation des charges 3, via la branche de dérivation 7. Lorsqu'aucun besoin en courant élevé n'apparaît alors que le véhicule est à l'arrêt, les moyens d'analyse et de commande 13 pilotent l'ouverture de l'interrupteur 11 de la branche de dérivation 7 et la fermeture de l'interrupteur 16 de la branche de mesure 5. Les moyens 12 mesurent le courant circulant dans la branche de mesure 5 afin d'apprécier si le courant circulant correspond ou non à un courant de défaut. La Fig. 3 illustre un exemple préféré de réalisation dans lequel les moyens d'analyse et de commande 13 pilotent l'ouverture de moyens de coupure 16 lors de la détection de l'apparition d'un courant de défaut. Tel que cela ressort plus précisément de l'exemple illustré à la Fig. 3, les moyens de coupure 16 sont constitués par au moins un interrupteur monté en série dans la branche de mesure 5. Lorsque les moyens d'analyse et de commande 13 détectent l'apparition d'un courant de défaut, les moyens d'analyse et de commande 13 pilotent l'ouverture de l'interrupteur 16 afin de déconnecter les charges 3 de la source d'énergie. Lorsque les deux interrupteurs 11 et 16 sont en position ouverte, la source d'énergie 2 est isolée et protégée d'une décharge intempestive. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 2, les moyens d'analyse et de commande 13 prennent aussi en compte selon la variante de réalisation illustrée à la Fig. 3, un ordre de déconnexion si la valeur du courant mesuré dépasse une valeur déterminée ou ne correspond pas à une demande particulière d'une charge. Dans ce cas, l'interrupteur 16 est ouvert. Il est à noter que les moyens d'analyse et de commande 13 peuvent piloter l'ouverture de l'interrupteur 16 en fonction de l'état d'arrêt du véhicule. Ainsi, l'interrupteur 16 peut être ouvert suite à une volonté de déconnexion de la source d'énergie par exemple avant la commercialisation du véhicule ou suite à un arrêt prolongé du véhicule pendant une durée déterminée. Dans le cas où l'ordre de déconnexion n'est pas donné, le dispositif de surveillance reste dans cet état tant qu'une information différente n'apparaît pas au niveau de la marche du véhicule ou d'un besoin en courant. Dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 3, l'interrupteur 16 est placé de façon préférée dans la branche de mesure 5. Bien entendu, l'interrupteur 16 peut être placé directement à la sortie de la source d'énergie ou en série avec une ou plusieurs charges électriques 3. Par ailleurs, il est à noter que les moyens d'analyse et de commande 13 peuvent piloter l'ouverture de l'interrupteur 16 placé dans la branche de mesure 5 lorsque la source d'énergie est en mode fort courant, c'est-àdire lorsque l'interrupteur 11 est fermé. Bien entendu, l'interrupteur 16 est fermé par les moyens d'analyse et de commande 13 lorsqu'une mesure de courant est effectuée, en mode hors fort courant voire en mode fort courant. Dans les exemples illustrés, les moyens d'analyse et de commande 13 sont considérés comme faisant partie intégrante du dispositif 1. Bien entendu, il peut être envisagé que ces moyens d'analyse et de commande 13 soient tout ou partie déportés à l'extérieur du dispositif 1. Ainsi, une partie ou la totalité des moyens d'analyse et de commande 13 peuvent être déportés dans un calculateur associé au véhicule. Par ailleurs, il doit être considéré que le dispositif de surveillance 1 selon l'invention peut faire partie d'un système pour surveiller l'état électrique du véhicule. Ainsi, le dispositif 1 peut être intégré à un système visant à surveiller ou protéger la batterie contre une décharge ou à protéger un véhicule contre l'incendie. 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 pour surveiller l'apparition d'un courant de défaut à la sortie d'au moins une source d'énergie (2) d'un véhicule, alimentant une série de charges électriques (3), le dispositif étant destiné à être monté à la sortie de la source d'énergie qui présente d'une part, un mode de fonctionnement fort courant correspondant à une fourniture en courant des charges électriques et d'autre part, un mode de fonctionnement hors fort courant, caractérisé en ce qu'il comporte: - une branche de mesure de courant (5) montée en parallèle d'une 10 branche de dérivation (7) présentant une résistance électrique inférieure de celle de la branche de mesure, - des moyens (9) de mesure du courant circulant dans la branche de mesure (5), - au moins un interrupteur commandé (11) placé dans la branche de 15 dérivation (7), - et des moyens d'analyse et de commande (13) reliés à l'interrupteur commandé (11), aux moyens de mesure (9) et à des moyens d'information (15) sur l'état de l'énergie fourni par la source d'énergie (2), ces moyens d'analyse et de commande (13) permettant d'une part, de fermer l'interrupteur (11) lorsque la source d'énergie fonctionne en mode fort courant, et d'autre part, lorsque la source d'énergie est en mode hors fort courant, d'ouvrir l'interrupteur (11) et de mesurer de manière précise le courant afin de détecter l'apparition d'un courant de défaut. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'analyse et de commande (13) pilotent l'ouverture de moyens de coupure (16) lors de la détection de l'apparition d'un courant de défaut. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de coupure (16) sont constitués par au moins un interrupteur monté en série dans la branche de mesure (5). 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de coupure (16) sont constitués par un interrupteur placé à la sortie de la source d'énergie ou en série avec au moins une charge électrique. - Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les moyens d'analyse et de commande (13) pilotent l'ouverture de l'interrupteur (16) monté en série dans la branche de mesure lorsque la source d'énergie est en mode fort courant. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de courant (9) comporte une résistance (8) et un circuit de 10 mesure (12) du courant traversant la résistance (8). 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de courant (9) assurent une mesure du courant circulant dans la branche de mesure (5) lorsque l'interrupteur (11) est fermé. 8 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'analyse et de commande (13) assurent l'ouverture des moyens de coupure (16) et de l'interrupteur (11) placé dans la branche de dérivation en fonction de l'état d'arrêt du véhicule. 9 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'analyse et de commande (13) pilotent la fermeture des moyens de coupure (16) pour permettre une mesure de courant dans la branche de mesure (5). - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'analyse et de commande (13) font partie intégrante du dispositif ou sont tout ou partie déportés dans un calculateur. 11 - Système de surveillance de l'état électrique d'un véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) conforme à l'une des revendications 1 à 10.