Brevet FR2886780A1 — publié le 20061208

La présente invention concerne une installation électrique de bord pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une telle installation qui comporte des moyens de stockage d'énergie électrique, constitués par exemple par une ou plusieurs batteries de stockage, un alternateur, un démarreur, des organes fonctionnels à alimentation permanente, des organes fonctionnels à alimentation de puissance et des calculateurs. Actuellement, les installations électriques de ce type comportent deux lignes d'alimentation à partir de la batterie, l'une en direction du démarreur puis de l'alternateur, et l'autre en direction de tous les autres consommateurs du véhicule. Or, dans le contexte actuel des systèmes électriques embarqués à bord des véhicules, on constate un besoin toujours accru de fonctions et de prestations électriques dans le véhicule et il se pose alors un problème d'alimentation en énergie électrique de ceux-ci. Compte tenu du niveau de puissance mis en jeu, de la saturation des relais ou contacteurs existants et des prestations fonctionnelles demandées, les véhicules comportent de plus en plus de consommateurs alimentés en continu par une ligne d'alimentation permanente également appelée + BAT Permanent , ce qui présente deux inconvénients majeurs lorsque le véhicule est mis en veille. En effet, ces architectures augmentent les risques liés aux dangers électriques et se traduisent par une dégradation des performances de la batterie en raison des courants de fuite des consommateurs. Pour tenter de résoudre ces problèmes, on a proposé d'ajouter un relais ou contacteur entre la batterie et les consommateurs à risque. Mais, cette solution présente un certain nombre d'inconvénients car le coût et l'encombrement du relais ou contacteur devient prohibitif pour des consommateurs de forte puissance, l'ouverture intempestive du relais conduit à la perte du consommateur, ce qui se traduit également par un problème de fiabilité de fonctionnement et pour chaque relais, il faut ajouter une alimentation et une commande spécifique de la bobine. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet une installation électrique de bord pour véhicule automobile, du type comportant des moyens de stockage d'énergie électrique, un alternateur, un démarreur, des organes fonctionnels à alimentation permanente, des organes fonctionnels à alimentation de puissance et des calcu- lateurs, caractérisée en ce qu'elle comporte trois lignes d'alimentation dont une première ligne d'alimentation permanente associée aux organes à alimentation permanente et raccordée directement aux moyens de stockage d'énergie électrique, une deuxième ligne d'alimentation de puissance associée au démarreur, à l'alternateur et aux organes à alimentation de puissance et raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique à travers un contacteur à fermeture à la mise du contact du véhicule et une troisième ligne d'alimentation surveillée associée aux calculateurs et raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique à travers un contacteur à ouverture dont le fonctionnement est piloté par des moyens de surveillance du courant circulant dans cette ligne. Suivant d'autres caractéristiques: - les moyens de stockage d'énergie électrique comportent deux batte-ries à partir d'au moins l'une desquelles s'étend une première ligne d'alimentation permanente, la deuxième ligne d'alimentation de puissance s'étend à partir de l'une de ces batteries et la troisième ligne d'alimentation surveillée s'étend à par- tir de l'autre de ces batteries; - des organes fonctionnels embarqués à bord du véhicule comportent une portion de surveillance de fonctions raccordée à la troisième ligne d'alimentation surveillée et une portion de puissance raccordée à la deuxième ligne d'alimentation de puissance. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'une installation électrique de bord selon l'invention; et - les Fig.2, 3 et 4 illustrent différentes variantes de réalisation d'une telle installation. L'invention a pour but de proposer une solution capable de se prémunir des dangers électriques lorsque par exemple le véhicule est en veille. De plus, elle doit permettre une réduction des coûts, une amélioration de la fiabilité/sécurité et une diminution des consommations en veille sur la batterie. A cet effet, et comme cela est illustré sur la figure 1, l'installation électrique de bord telle que décrite précédemment, comporte trois lignes d'alimentation dont une première ligne d'alimentation permanente + BAT Permanent , désignée par la référence générale 1, raccordée directement aux moyens de stockage d'énergie électrique désignés par la référence générale 2 et constitués par exemple par une batterie de stockage d'énergie électrique. Cette première ligne d'alimentation permanente 1 est associée par exemple aux organes à alimentation permanente du véhicule, tels que des prises embarquées, un système antivol, etc.. L'installation électrique selon l'invention comporte également une deuxième ligne d'alimentation de puissance désignée par la référence générale 3 sur cette figure et appelée + BAT Puissance . Cette deuxième ligne d'alimentation de puissance est associée par exemple au démarreur et à l'alternateur du véhicule et aux organes à alimentation de puissance et est raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique 2, à travers un contacteur à fermeture à la mise du contact du véhicule, ce contacteur à fermeture étant désigné par la référence générale 4 sur cette figure et étant appelé K2. Enfin, cette installation comporte une troisième ligne d'alimentation surveillée appelée + BAT Surveillé , désignée par la référence générale 5 sur cette figure. Cette troisième ligne d'alimentation surveillée est associée par exem- ple aux calculateurs embarqués et est raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique 2 à travers un contacteur à ouverture désigné par la référence générale 6 sur cette figure et appelé K1, dont le fonctionnement est piloté par des moyens de surveillance du courant circulant dans cette ligne, ces moyens étant désignés par la référence générale 7 sur cette figure. Ceci permet alors de se prémunir des risques électriques lorsque le véhicule est en veille. Le concept de base est alors d'utiliser deux types de + BAT, à savoir: un + BAT Puissance commuté dans toutes les phases de veille et en cas d'accident par exemple par K2 et destiné à l'ensemble des consommateurs qui fonctionnellement n'ont pas besoin d'être alimentés en + BAT Permanent, - un + BAT Surveillé sur lequel grâce aux moyens de surveillance 7 du courant circulant dans cette ligne, on surveille le niveau de consommation lors des phases de veille du véhicule. En cas de consommation anormalement élevée, on déclenche l'ouverture de KI et on met le véhicule en sécurité. Cette alimentation est destinée à l'ensemble des consommateurs qui ont fonctionnellement besoin d'être alimentés par un + BAT Permanent. Le + BAT Puissance est alors particulièrement adapté à l'alimentation de tous les organes de puissance, tandis que le + BAT Surveillé est particulière-ment adapté à tous les calculateurs. Pour des contraintes de conformité à des normes par exemple, le + BAT Permanent peut être conservé sur la prise de diagnostic du véhicule. Enfin, le profil de K2 permet d'économiser bon nombre de relais. L'alternateur est alors volontairement placé en aval de K2 sur le + BAT Puissance. Cet alternateur est alors au plus près des consommateurs de puissance et K2 ne voit pas de courant important, ce qui permet d'en réduire le coût. En outre, K2 se retrouve alors entre les deux sources de puissance du véhicule, à savoir la batterie et l'alternateur. L'ouverture intempestive de K2 lors-que le véhicule roule, ne conduit plus à la perte d'organes fonctionnels. Ceci permet d'augmenter la fiabilité et la sécurité de fonctionnement de l'installation. Pour ce qui est des consommateurs en veille, l'installation selon l'invention est optimisée dans la mesure où seuls les consommateurs qui ont fonctionnellement besoin d'une alimentation permanente sont alimentés. Tous les autres sont commutés grâce à K2. De plus, et si besoin est, notamment pour des stockages de véhicules en parc pour une longue durée, par exemple supérieure à 1 mois, il peut égale-ment être possible de piloter K1, de façon électronique, et ainsi de commuter vo- lontairement et exceptionnellement le + BAT Surveillé. Le réamorçage du réseau électrique se fait alors à travers par exemple le système d'antivol du véhicule ou un bouton de démarrage quelconque alimenté en + BAT Permanent. La consommation en énergie, lors d'une phase de veille prolongée, est alors quasiment nulle. De plus, il n'est plus nécessaire d'intervenir physiquement sur le véhicule pour déconnecter et reconnecter la batterie, par exemple sous le capot du compartiment moteur. Une telle structure est extrêmement flexible et peut être déclinée pour plusieurs variantes de réalisation d'installation. Elle peut également être adaptée à différents besoins tels que par exemple un besoin d'un estimateur de charge de batterie à travers un capteur correspondant sur l'un des câbles (+ ou -) de la batterie, un besoin de tension filtrée par exemple pour l'éclairage du véhicule qui est particulièrement sensible aux variations de tension sur le réseau électrique, à travers un convertisseur op- tionnel, etc... Enfin, une telle installation est particulièrement adaptée à une architecture appelée à double batteries dans laquelle une batterie de démarrage est dimensionnée pour les besoins de puissance et une batterie de servitude est dimensionnée pour les autres besoins en énergie. On a illustré sur la figure 2, l'application d'une telle installation à une seule batterie avec un estimateur d'état de charge et différents organes fonctionnels tels que des boîtiers de distribution ou de servitude et un convertisseur de filtrage de tension. Sur cette figure 2, des numéros de référence identiques désignent des 20 éléments identiques à ceux de la figure 1. Dans l'exemple illustré sur cette figure 2, la batterie 2 est également associée à des moyens de surveillance de celle-ci, désignés par la référence générale 8. En fait, sur cette figure 2, les organes fonctionnels tels que les organes désignés par les références générales 9 et 10 comportent une portion de surveillance des fonctions telle que les portions 11 et 12 respectivement, raccordées à la troisième ligne d'alimentation surveillée 5 et une portion de puissance telle que les portions 14 et 15 respectivement, raccordées à la deuxième ligne d'alimentation de puissance 3. De même, ces boîtiers peuvent être alimentés à travers un convertisseur de tension désigné par la référence générale 16, raccordé également à la deuxième ligne d'alimentation de puissance 3. Sur la figure 3, on a illustré une variante de réalisation dans laquelle les moyens de stockage d'énergie électrique comportent deux batteries, l'une appelée batterie de démarrage et désignée par la référence générale 20 sur cette figure, et l'autre appelée batterie de servitude et désignée par la référence générale 21. La batterie 21 est par exemple associée à des moyens de surveillance 5 de celle-ci désignés par la référence générale 22. Une première ligne d'alimentation permanente s'étend à partir de l'une ou de chacune de ces batteries, ces lignes d'alimentation permanente étant désignées par les références générales 23 et 24. La ligne 23 issue de la batterie de servitude 21 est alors reliée par exemple au système antivol du véhicule, à des prises embarquées, etc.. , tandis que l'autre ligne, désignée par la référence générale 24, issue de la batterie de démarrage 20 est alors reliée à d'autres organes du véhicule. Une deuxième ligne d'alimentation de puissance désignée par la réfé- rence générale 25 associée à un contacteur à fermeture 26, est également asso-15 ciée à cette batterie de démarrage 20 et à la portion de puissance d'organes tels qu'un convertisseur 27 et de boîtiers de servitude 28 et 29, raccordés selon un schéma analogue à celui illustré sur la figure 2. Cette deuxième ligne d'alimentation de puissance est également reliée au démarreur, à l'alternateur et aux organes de puissance embarqués. Enfin, une troisième ligne d'alimentation surveillée s'étend à partir de la batterie de servitude 21. Cette troisième ligne est désignée par la référence générale 30 sur cette figure et comporte un contacteur à ouverture 31 et des moyens de surveillance du courant circulant dans celle-ci désignés par la référence générale 32 permettant de piloter le contacteur KI en cas de détection d'un problème. Cette troisième ligne d'alimentation surveillée est raccordée aux portions de surveillance des boîtiers 28 et 29, de façon analogue à ce qui a été décrit en regard de la figure 2. Des moyens de couplage désignés par la référence générale 33 peu-vent être utilisés pour isoler les réseaux en veille et transférer de l'énergie depuis l'alternateur vers la batterie 21 lors des phases de roulage afin d'assurer sa recharge. La figure 4 représente une variante de réalisation relativement proche de celle illustrée sur la figure 3 à l'exception de l'utilisation du convertisseur 27 d'alimentation des boîtiers 28 et 29. Sur cette figure 4, des numéros de références identiques désignent 5 des éléments ou organes analogues à ceux illustrés sur la figure 3. En fait, le schéma illustré sur cette figure 4 est le même qui celui illustré sur la figure 3 à l'exception du fait que les boîtiers 28 et 29 ne sont plus alimentés à travers un convertisseur 27, mais directement à partir de la troisième ligne d'alimentation surveillée 30. Bien entendu, différents modes de réalisation encore peuvent être envisagés et par exemple des batteries de technologies et/ou de tensions différentes peuvent être utilisées. REVENDICATIONS 1. Installation électrique de bord pour véhicule automobile, du type comportant des moyens de stockage d'énergie électrique (2; 20, 21), un alternateur, un démarreur, des organes fonctionnels à alimentation permanente, des organes fonctionnels à alimentation de puissance et des calculateurs, caractérisée en ce qu'elle comporte trois lignes d'alimentation dont une première ligne d'alimentation permanente (1; 23, 24) associée aux organes à alimentation permanente et raccordée directement aux moyens de stockage d'énergie électrique (2; 20, 21), une deuxième ligne d'alimentation de puissance (3; 25) associée au démarreur, à l'alternateur et aux organes à alimentation de puissance et raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique (2;20, 21) à travers un contacteur à fermeture (K2) à la mise du contact du véhicule et une troisième ligne d'alimentation surveillée (5; 30) associée aux calculateurs et raccordée aux moyens de stockage d'énergie électrique (2; 20, 21) à travers un contacteur à ouverture (K1) dont le fonctionnement est piloté par des moyens (7; 32) de surveillance du courant circulant dans cette ligne. 2. Installation électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de stockage d'énergie électrique comportent deux batteries (20, 21) à partir d'au moins l'une desquelles s'étend une première ligne d'alimentation permanente (23, 24), en ce que la deuxième ligne d'alimentation de puissance (25) s'étend à partir de l'une de ces batteries (20) et en ce que la troisième ligne d'alimentation surveillée (30) s'étend à partir de l'autre de ces batteries (21). 3. Installation électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que des organes fonctionnels (9, 10; 28, 29) embarqués à bord du véhicule comportent une portion (11,12) de surveillance de fonctions raccordée à la troisième ligne d'alimentation surveillée (5) et une portion de puissance (14, 15) raccordée à la deuxième ligne d'alimentation de puissance (3).