Brevet FR2903535A1 — publié le 20080111

Procédé de protection en cas d'anomalie électrique d'un actionneur de véhicule automobile L'invention concerne un procédé de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur piloté par un calculateur dédié dans un véhicule automobile. Dans les véhicules automobiles, de plus en plus de fonctions sont assurées par des actionneurs pilotés par des calculateurs électroniques. C'est par exemple le cas des systèmes de freinage à anti-blocage connus sous l'acronyme ABS, des dispositifs dits à sécurité active, des systèmes de direction assistée, ou encore des suspensions pilotées. Dans ces systèmes, une alimentation électrique dite de puissance, délivrée par la batterie et/ou l'alternateur du véhicule, est basculée ou commutée électroniquement pour alimenter un actionneur lorsque celui-ci est piloté pour être activé. L'actionneur en question est par exemple une pompe hydraulique pour direction assistée et/ou un système de freinage. La commutation est provoquée par le calculateur, par l'intermédiaire d'un relais ou d'un transistor de type MOS, cette commutation étant le plus souvent réalisée directement dans le calculateur. En ce qui concerne l'alimentation électrique de l'actionneur, elle est protégée par un fusible qui coupe l'alimentation en cas de surintensité correspondant typiquement à un court-circuit. Cependant, une intensité très inférieure à l'intensité de court-circuit peut provoquer un échauffement localisé en un point du circuit d'alimentation, cet échauffement constituant en soi un danger potentiel, attendu qu'il est susceptible de provoquer un incendie. Un tel échauffement localisé se produit par exemple lorsqu'un dysfonctionnement de la commutation se traduit 2903535 2 par l'alimentation en permanence de l'actionneur, ce qui provoque un échauffement de l'actionneur lui-même ou bien de ses câbles d'alimentation qui peuvent être dimensionnés pour être sollicités seulement pendant une 5 durée limitée. Dans cette situation, la protection offerte par le fusible est insuffisante. A cet effet, il a déjà été envisagé et conçu de détecter une consommation anormale de courant lorsque le véhicule n'est pas utilisé. Cependant, il s'avère que 10 près de 70% des cas d'échauffements dangereux ont lieu pendant l'utilisation du véhicule, de sorte que cette solution est en fait peu performante. De plus, selon cette solution, la détection de courant est centralisée, ce qui nécessite de définir un 15 seuil de détection relativement élevé, car il doit être supérieur à la somme de tous les courants de fuite pouvant être présents dans le véhicule. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de protection 20 capable de fonctionner lorsque le véhicule est utilisé. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur piloté par un calculateur dédié dans un véhicule automobile, consistant à comparer dans le 25 calculateur, au moins une mesure issue d'un capteur et représentative de l'état de cet actionneur, avec au moins une valeur d'état théorique de cet actionneur correspondant aux conditions de pilotage, à identifier une anomalie en cas d'écart trop important entre la 30 mesure et la valeur d'état théorique, et à couper depuis le calculateur l'alimentation électrique de cet actionneur en cas d'anomalie. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel une anomalie est détectée 35 si la mesure révèle que l'actionneur est actif alors que son état est théoriquement inactif compte tenu des conditions de pilotage. 2903535 3 L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel on compare, dans le calculateur, une mesure du courant électrique consommé par l'actionneur avec une intensité théorique 5 correspondant aux conditions de pilotage. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel une anomalie est détectée si le courant mesuré est supérieur à un seuil maximal alors que l'actionneur est piloté pour être inactif. 10 L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel une anomalie est détectée si une mesure de température de l'actionneur et/ou du calculateur est supérieure à un seuil prédéterminé. L'invention concerne également un procédé tel que 15 défini ci-dessus, dans lequel en cas d'anomalie, l'alimentation électrique de l'actionneur est coupée en pilotant une surintensité dans le circuit d'alimentation de l'actionneur pour provoquer une fusion d'un fusible de protection de ce circuit d'alimentation. 20 L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'un premier dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; 25 La figure 2 est une représentation schématique d'un second dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; La figure 3 est une représentation schématique d'un troisième dispositif mettant en oeuvre le procédé selon 30 l'invention ; La figure 4 est une représentation schématique d'une variante du troisième dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Dans la figure 1, un calculateur 1 de pilotage d'un 35 actionneur 2 est interposé entre une source d'alimentation électrique de puissance 3 et cet actionneur 2 qui est lui-même relié à une masse M du 2903535 4 véhicule. Ce calculateur comprend un commutateur repéré par 4 qui est par exemple un relais ou bien un transistor MOS. Ce calculateur est capable soit de relier électriquement la source d'alimentation à l'actionneur, 5 soit de les isoler électriquement l'un de l'autre. Lorsque le calculateur 1 commande l'actionneur 2 pour l'activer, il ferme électriquement le commutateur 4, l'actionneur étant alors mis sous tension entre l'alimentation 2 et la masse M. La désactivation de 10 l'actionneur 2 est obtenue en ouvrant simplement le commutateur 4. Ce calculateur est pourvu d'un dispositif de mesure, repéré par A, de l'intensité du courant Imes traversant le commutateur 4, et d'un module 6 de 15 comparaison de l'intensité mesurée Imes avec une valeur d'intensité théorique. Cette intensité théorique est par exemple une valeur nominale prédéterminée lorsque l'actionneur est piloté pour être actif, et une valeur proche de zéro, 20 notée IOmax, lorsque l'actionneur est piloté pour être inactif. La valeur du courant théorique peut également dépendre d'autres variables telles que la situation de vie de l'actionneur concerné et/ou les états courants d'autres actionneurs du véhicule. 25 En fonctionnement, le module de comparaison 6 évalue la différence entre l'intensité mesurée Imes et l'intensité théorique qui devrait être consommée par l'actionneur compte tenu en particulier des conditions courantes de pilotage. 30 Si le commutateur 4 est défaillant en étant par exemple bloqué en position actionnée, du fait que le relais est collé, ou que le transistor MOS est grillé, alors le module 4 identifie une anomalie. En particulier si l'actionneur est piloté pour être inactif alors que 35 l'intensité Imes est supérieure à l'intensité IOmax, une anomalie est détectée. 2903535 5 Le module 6 peut également comparer la durée pendant laquelle l'actionneur est effectivement actif avec la durée pendant laquelle il est piloté pour être actif par le calculateur 1. Dans ce cas, le calculateur 5 est relié à un ou des capteurs représentatifs de l'état actif ou inactif de l'actionneur. Ainsi, une anomalie peut être détectée par le module 6 lorsque l'actionneur 2 est identifié comme étant effectivement actif pendant un temps supérieur au temps 10 durant lequel il est piloté en activation. Cette anomalie peut aussi être détectée simplement dans le cas où l'actionneur est identifié comme étant effectivement activé pendant un temps supérieur à une durée maximale. Avantageusement, le module 6 prend en compte des 15 mesures de températures de l'actionneur et/ou du calculateur 1 pour identifier une anomalie en cas de température supérieure à un seuil prédéterminé correspondant à un fonctionnement normal. Lorsqu'une anomalie est détectée par le calculateur 20 1, il agit pour couper l'alimentation électrique de l'actionneur 2. Ceci peut être effectué de différentes façons. Dans l'exemple de la figure 2, un dispositif de coupure d'alimentation 7 est interposé entre le 25 commutateur 4 et la source d'alimentation électrique 3, ce dispositif de coupure étant commandé par un calculateur 8 de gestion des alimentations électriques. Après détection d'une anomalie par le calculateur 1, une information d'anomalie de l'actionneur 2 est émise 30 par le calculateur 1 en direction du calculateur 8, via un réseau multiplexé 9. Sur réception de cette information, le calculateur 8 commande le dispositif de coupure 7 pour qu'il coupe l'alimentation du ou des actionneurs concernés. Le 35 dispositif de coupure 7 peut être réversible ou irréversible, il peut s'agir d'un relais de coupure 2903535 6 d'alimentation, d'un transistor, ou encore d'une rupture pilotée d'un fusible. Dans l'exemple de la figure 3, l'alimentation de puissance est protégée par un fusible 11. Lorsqu'une 5 anomalie est détectée par le calculateur 1, ce calculateur provoque la rupture du fusible 11 en le courcircuitant entre l'alimentation 3 et la masse M du véhicule pendant une durée prédéterminée. Comme représenté dans la figure 1, le calculateur 1 10 est à cet effet pourvu d'un commutateur de masse 12 connecté entre commutateur 4 et la masse M. Sur détection d'une anomalie, par le calculateur 1, les commutateurs 4 et 12 sont commandés pour être fermés, c'est-à-dire électriquement passants. Le fusible 11 est 15 alors mis sous tension directement entre l'alimentation et la masse M, de sorte qu'un courant de court-circuit s'établit dans ce fusible, provoquant rapidement sa fusion. Après fusion de ce fusible de sécurité, 20 l'alimentation 3 ne peut plus fournir de courant à l'actionneur 2, y compris lorsque le commutateur 4 passe dans un état fermé. Le calculateur concerné par la défaillance pilote ainsi la rupture se son propre fusible d'alimentation de 25 puissance. Avantageusement, comme représenté en figure 4, le commutateur de masse 12 est directement connecté entre la masse M et le fusible 11 au lieu d'être interposé entre le commutateur 4 et la masse M. 30 Cette solution offre l'avantage d'éviter les perturbations pouvant être introduites par le commutateur 4 en cas défaillance de ce dernier. En effet, celui-ci pourrait introduire une résistance électrique supplémentaire susceptible de compromettre la rupture 35 rapide du fusible 11. L'invention apporte notamment les avantages suivants . 2903535 7 Le procédé peut être mis en oeuvre sur un véhicule en fonctionnement, de sorte qu'il peut détecter des dysfonctionnements dans toute situation, et mettre immédiatement l'actionneur en sécurité. 5 Il permet ainsi de se protéger de 70% des cas d'échauffements dangereux d'origine électrique tout en étant particulièrement adapté aux calculateurs pilotant un actionneur par commutation de puissance, ce qui est le cas notamment des systèmes ABS, ESP et autres. 10 Le procédé peut être implémenté avec les composants actuellement présents sur les véhicules ou disponibles auprès de fournisseurs. Dans le cas de la mise hors alimentation de l'actionneur par fusion du fusible de puissance, aucun boîtier supplémentaire n'a à être prévu 15 par rapport aux architectures connues. Chaque calculateur pilotant un actionneur peut implémenter ce procédé, ce qui permet de réaliser une détection de défaillance décentralisée et individualisée. Le seuil IOmax peut être très inférieur au seuil qui 20 provoque la fusion du fusible, le dimensionnement du fusible étant prévu pour prendre en compte seulement les situations où l'intensité est élevée. Ceci permet d'utiliser des seuils de détection propres à chaque actionneur, contrairement à une 25 protection centralisée qui doit prendre en compte le cumul de la consommation électrique simultanée de tous les organes de puissance. La sensibilité du procédé selon l'invention peut donc être optimisée sans risque d'être perturbée par la 30 consommation électrique globale au niveau du véhicule. Le diagnostic peut être réalisé dès que l'anomalie électrique consiste en un dépassement de consommation électrique. Le procédé est donc à la fois plus sensible et plus robuste. 35 La solution d'un procédé non réversible, comme la fusion du fusible de puissance en cas de détection 2903535 8 d'anomalie, permet de s'affranchir de l'éventuelle fatigue des composants dans un dispositif réversible. Le procédé de fusion du fusible d'alimentation contrôlé directement par le calculateur présente 5 l'avantage de ne pas nécessiter de calculateur de gestion des alimentations. Il est adapté à tout type d'architecture électrique avec protection par fusibles. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur (2) piloté par un calculateur dédié (1) dans un véhicule automobile, consistant à comparer (6) dans le calculateur (1), au moins une mesure (Imes) issue d'un capteur et représentative de l'état de cet actionneur (2), avec au moins une valeur d'état théorique de cet actionneur correspondant aux conditions de pilotage, à identifier une anomalie en cas d'écart trop important entre la mesure (Imes) et la valeur d'état théorique, et à couper (4) depuis le calculateur (1) l'alimentation électrique de cet actionneur (2) en cas d'anomalie. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une anomalie est détectée si la mesure (Imes) révèle que l'actionneur (2) est actif alors que son état est théoriquement inactif compte tenu des conditions de pilotage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on compare, dans le calculateur (6), une mesure du courant électrique consommé (Imes) par l'actionneur (2) avec une intensité théorique correspondant aux conditions de pilotage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel une anomalie est détectée si le courant mesuré (Imes) est supérieur à un seuil maximal alors que l'actionneur (2) est piloté pour être inactif. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une anomalie est détectée si une mesure de température de l'actionneur (2) et/ou du calculateur (6) est supérieure à un seuil prédéterminé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel en cas d'anomalie, l'alimentation électrique de l'actionneur (2) est coupée en pilotant une surintensité dans le circuit d'alimentation de 2903535 10 l'actionneur pour provoquer une fusion d'un fusible (11) de protection de ce circuit d'alimentation.