Brevet FR2911428A1 — publié le 20080718

PROCEDE DE PROTECTION D'UN CIRCUIT ELECTRIQUE ET DISPOSITIF DE PROTECTION ASSOCIE L'invention concerne le domaine de protection des circuits électriques, et en particulier la protection contre un éventuel dysfonctionnement dans un circuit électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé. Une application préférentielle concerne les circuits électriques que comprend un véhicule automobile. Selon un premier art antérieur, par exemple décrit dans la io demande de brevet européenne EP 1562208, il est connu l'utilisation d'un thermofusible. Un inconvénient de ce premier art antérieur est la défiabilisation au cours du temps du thermofusible. En effet, au cours du temps, lors de la succession des phases d'arrêt ou de veille et des phases de fonctionnement, les 15 composants électriques du circuit électrique sont soumis à des variations successives de température, enchaînant les montées et les descentes de température. Au fil du temps, le thermofusible, continuellement soumis à des variations de température provenant des variations de température du composant électrique auquel il 20 est associé, finit par se défiabiliser, augmentant le risque de fonctionnement incorrect lorsqu'il devra fonctionner en réponse à un dysfonctionnement du composant électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé ou de risquer d'ouvrir le circuit lorsqu'il n'y a pas de défaut. 25 Selon un deuxième art antérieur, par exemple décrit dans la demande de brevet anglaise GB 1458462, il est connu l'utilisation d'un capteur de température ambiante commandant un rupteur d'alimentation. Mais la température ambiante n'est pas un paramètre représentatif de la présence ou non d'un 30 dysfonctionnement d'un composant électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé. Par conséquent, le dispositif de ce deuxième art antérieur est inadapté, et partant, risque, selon le seuil de déclenchement choisi, soit de provoquer un nombre de fausses alarmes trop élevé, soit de ne pas fonctionner en cas de nécessité. L'invention propose l'utilisation d'un dispositif qui ne sollicite pas la fonction de coupure du courant électrique lors du fonctionnement normal du composant électrique. Pour cela, les fonctions de sensibilité au dysfonctionnement du composant électrique et de coupure de l'alimentation électrique sont séparées et non plus indissociablement liées comme dans le thermofusible du premier art antérieur. Un capteur mesure un paramètre représentatif de io l'éventuelle présence du dysfonctionnement du composant électrique, et en cas de dysfonctionnement avéré, le rupteur d'alimentation électrique relié au capteur effectue la coupure du courant électrique. Par ailleurs, pour que le dispositif soit fiable, le capteur mesure un paramètre représentatif d'un dysfonctionnement 15 du composant électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé, par exemple la température du composant électrique lui-même. L'invention propose aussi bien un procédé de protection que le dispositif de protection correspondant. Tout endroit du circuit électrique particulièrement sensible peut avoir intérêt à être 20 associé au dispositif de protection selon l'invention ; de tels endroits privilégiés correspondent de préférence aux composants électriques ou électroniques implantés sur le circuit électrique lorsque celui-ci est un circuit imprimé. Selon l'invention, il est prévu un procédé de protection contre un 25 éventuel dysfonctionnement dans un circuit électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé, comprenant : une étape de mesure d'un paramètre représentatif de la présence ou non d'un tel dysfonctionnement à au moins un endroit du circuit électrique ; une étape de coupure de l'alimentation électrique d'au moins ledit 30 endroit au niveau duquel une mesure révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. Selon l'invention, il est aussi prévu un dispositif de protection contre un type de dysfonctionnement dans un circuit électrique susceptible de dégénérer en court circuit aggravé, comprenant : à au moins un endroit du circuit électrique, un capteur mesurant un paramètre représentatif de la présence ou non d'un tel dysfonctionnement audit endroit ; un rupteur d'alimentation électrique relié audit capteur de manière à couper l'alimentation électrique d'au moins ledit endroit au niveau duquel une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. Le circuit électrique considéré doit être protégé d'un court circuit aggravé, car un court circuit aggravé va évoluer ou à tout le moins io risque fort d'évoluer en incendie. Certains circuits électriques, comme par exemple un circuit électrique de type PCB vont pouvoir s'enflammer pour une fourchette de seuil en température comprise entre 300 C et 330 C. La protection d'autres types de circuit électriques, comme par exemple un transistor, un connecteur, ou 15 une interconnexion, est également contemplée par l'invention. En raison de sa fiabilité, le dispositif de protection selon l'invention est une barrière simple, robuste et efficace contre l'incendie issu d'un court circuit aggravé lui-même provoqué par un dysfonctionnement grave d'un composant électrique. 20 De préférence, le dispositif de protection selon l'invention s'ajoute à un premier niveau de protection contre les dysfonctionnements électriques et ne se déclenche qu'en cas de défaillance de ce premier niveau. Ainsi, le dispositif de protection selon l'invention est utilisé comme dispositif de protection de deuxième rang, c'està-dire comme dispositif de protection qui n'est amené à fonctionner qu'en cas de défaillance d'un autre dispositif de protection dit de premier rang et n'est pas amené à fonctionner si le dispositif de premier rang se révèle opérationnel. Le dispositif de protection de premier rang, associé à chaque composant 30 électrique, est par exemple un dispositif thermique situé à l'intérieur du composant électrique ou bien par exemple un dispositif de surveillance en courant. Le dispositif de protection de premier rang voit sa fiabilité diminuer au cours du temps. La présence du dispositif de protection selon l'invention utilisé comme dispositif de protection de deuxième rang permet de corriger les dysfonctionnements graves d'une minorité de composants électriques hors norme franchement défectueux au point que le dispositif de protection de premier rang ne va pas fonctionner. C'est toutefois cette minorité de composants électriques hors norme franchement défectueux qui est susceptible de mener aux dysfonctionnements les plus graves lesquels sont susceptibles de dégénérer en courts circuits aggravés qui pourraient se terminer io en incendies s'ils n'étaient pas traités. Le dispositif de protection selon l'invention utilisé comme dispositif de protection de deuxième rang se présente comme une dernière barrière avant l'incendie. Une catégorie de composants électriques à surveiller en 15 préférence tout particulièrement concerne les composants électriques directement reliés à l'alimentation électrique, car en cas de défaillance grave, celle-ci peut dégénérer en court circuit aggravé alors même que le circuit électrique ne fonctionne pas, par exemple alors même que le véhicule automobile est à l'arrêt. 20 En effet, ces composants électriques sont traversés par un courant électrique même lorsqu'ils sont au repos. De préférence, dans le dispositif de protection selon l'invention, un même rupteur d'alimentation électrique est relié à plusieurs capteurs de manière à couper l'alimentation électrique d'au moins 25 ledit endroit au niveau duquel une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. La fonction de coupure électrique est donc déportée de manière à pouvoir être mise en commun pour les différents composants électriques du circuit électrique, ou à tout le moins mise en commun pour une partie 30 d'entre eux. Ainsi le gain de place est très net, non seulement parce-que un seul rupteur suffit pour plusieurs composants, mais aussi parce-qu'au voisinage du composant électrique où est placé le capteur associé, il n'y a souvent que peu de place, surtout lorsque les circuits électriques sont situés les uns au-dessus des autres et assez rapprochés les uns des autres ; par conséquent, imposer au rupteur d'alimentation électrique d'être situé au voisinage du composant électrique et du capteur associé ne serait guère pratique. Ne placer dans cet endroit exigu qu'un capteur et non pas un thermofusible entier comme dans le premier art antérieur par exemple est plus pratique car le capteur sera nettement moins volumineux que le thermofusible. De préférence, le rupteur d'alimentation électrique est un fusible io commandé par un élément de commutation relié au(x) capteur(s). Ce dispositif sépare les fonctions de commutation et de coupure de courant électrique. Lors de la mesure par un capteur d'un dysfonctionnement susceptible de dégénérer en court circuit aggravé, par exemple lors de la mesure par le capteur d'un 15 dépassement de seuil de température, le capteur envoie une information vers l'interrupteur qui a pour effet la commutation de l'interrupteur d'un de ses états à l'autre entraînant alors la fusion du fusible, coupant ainsi l'alimentation électrique. Ce dispositif de protection présente une fiabilité très améliorée. En effet, un 20 premier avantage est que pour couper l'alimentation électrique, ce dispositif de protection n'a pas à couper l'alimentation électrique de manière permanente laquelle pourrait à nouveau envoyer du courant électrique en cas de défaillance ultérieur du dispositif de protection, mais seulement à commuter une fois correctement ce 25 qui entraîne la fusion du fusible et l'ouverture définitive de la continuité électrique au niveau de ce fusible, empêchant toute alimentation électrique ultérieure, même si l'interrupteur devenait ultérieurement défaillant et se mettait à passer d'un de ses états à l'autre. Après un seul fonctionnement, le fusible est devenu 30 inutilisable. De plus, un deuxième avantage est que la fusion du fusible empêche un utilisateur de réarmer facilement le dispositif de protection, ce qui serait le cas avec un disjoncteur et rendra pratiquement obligatoire le remplacement du circuit électrique défectueux, d'où une sécurité accrue. En effet, l'activation de ce dispositif de protection a révélé un problème grave sur le circuit électrique concerné, il faut donc pouvoir forcer l'utilisateur à le remplacer. Cette utilisation unique du dispositif de protection empêche toute défiabilisation de celui-ci. Par ailleurs, un troisième avantage est que le calibre du fusible pouvant être choisi très supérieur au nominal, c'est-à-dire très supérieur au courant électrique sensé le traverser en cas de fonctionnement opérationnel correct, il n'y a que peu de risque de coupure io intempestive comme ce pourrait être le cas lorsque c'est l'excès de courant électrique directement issu du dysfonctionnement du composant électrique qui provoque la fusion du fusible. Un disjoncteur pourrait toutefois être utilisé, mais serait beaucoup moins intéressant, car il ne présenterait que les premier et 15 troisième avantages et non pas le deuxième avantage. De préférence, l'élément de commutation est un interrupteur apte à fermer une ligne électrique de manière faire passer au travers du fusible un courant électrique suffisant pour fondre le fusible. Un interrupteur faisant fondre le fusible par sa fermeture sera plus 20 fiable qu'un interrupteur faisant fondre le fusible par son ouverture. Par ailleurs, la combinaison d'un interrupteur avec in fusible, la ligne à protéger étant en aval du fusible et la fermeture de l'interrupteur faisant fondre le fusible, sera plus fiable qu'un seul interrupteur ouvrant le circuit à protéger sans l'intervention d'un 25 quelconque fusible. En effet, soit dans le cas d'un composant selfique comprenant un bobinage présentant une inductance élevée soit dans le cas d'un courant électrique important, il sera plus difficile de couper le courant par ouverture d'interrupteur que par fermeture d'interrupteur à cause de la formation d'arc électrique 30 lorsque le passage du courant électrique est interrompu par ouverture de l'interrupteur. Dans une première réalisation de l'interrupteur, l'interrupteur est un transistor. Dans une deuxième réalisation de l'interrupteur, l'interrupteur est un relais. Un premier type de fonctionnement peut être le suivant. Un comparateur électronique envoie un signal de fermeture à l'interrupteur, que celui-ci soit un relais ou un transistor, lorsque le capteur mesure un dépassement de seuil, par exemple de température. Un deuxième type de fonctionnement peut être le suivant. Un étage d'amplification à transistors est utilisé, l'un des transistors pour commander la fermeture de l'interrupteur, un autre transistor devenant passant pour réaliser la fermeture de l'interrupteur. io Dans une première réalisation du capteur, le capteur est un thermocouple. Dans une deuxième réalisation du capteur, le capteur est une résistance variable en fonction de la température, c'est-à-dire une thermistance. Le capteur est par exemple un capteur de type bilame. De préférence, le paramètre représentatif 15 est la température du ou des composants électriques situés audit endroit ou aux dits endroits du circuit électrique. Dans une réalisation optionnelle, le paramètre représentatif est le courant électrique traversant le ou les composants électriques situés audit endroit ou aux dits endroits du circuit électrique. La température 20 est un paramètre plus fiable que le courant électrique pour le type de dispositif de protection selon l'invention, notamment lorsqu'il est utilisé comme dispositif de protection de deuxième rang. De préférence, le rupteur d'alimentation électrique est apte à couper l'alimentation électrique de tout le circuit électrique 25 lorsqu'une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement, et non pas seulement au niveau du composant électrique repéré comme défectueux. Ainsi, on évite que l'ensemble du circuit qui est endommagé ne puisse ultérieurement s'enflammer parce-que le courant électrique n'aura pas été coupé 30 dans telle ou telle partie du circuit électrique distincte du composant repéré comme défectueux. Dans une première réalisation du circuit électrique, le circuit électrique est un circuit imprimé et plusieurs capteurs sont respectivement associés à des composants électroniques. Dans une deuxième réalisation du circuit électrique, plusieurs capteurs sont respectivement associés à des connecteurs. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures ci-après, données à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, où : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de circuit électrique comprenant un dispositif de protection selon l'invention. i0 La figure 1 représente schématiquement un exemple de circuit électrique comprenant un dispositif de protection selon l'invention. Le circuit électrique comprend différents éléments électriques 1 à 4 reliés entre eux par des connexions électriques 7. Les flèches en 15 bout de connexion électrique 7 indiquent une suite du circuit électrique qui n'est pas représentée. Le circuit électrique est situé entre une alimentation électrique 5 et une masse 6. L'alimentation électrique 5 est reliée à un fusible 1 qui est relié à un interrupteur 4 qui est relié à la masse 6. Entre le fusible 1 et l'interrupteur 4 se 20 raccordent en parallèle plusieurs composants électriques ou électroniques 2. Ces composants électriques 2 sont les éléments du circuit électrique qui peuvent être victimes d'un éventuel dysfonctionnement susceptible de dégénérer en court circuit aggravé. A chaque composant électrique 2 est associé un capteur 25 3. Les capteurs 3 sont préférentiellement des capteurs de température. Les flèches 8 indiquent chacune une liaison permettant une transmission d'information et / ou de commande d'un capteur 3 vers l'interrupteur 4. Lorsque l'un des composants électriques 2 subit un dysfonctionnement susceptible de dégénérer 30 en court circuit aggravé, sa température augmente fortement. Le capteur 3 associé mesure cette température. Lorsque cette température mesurée dépasse un certain seuil, le capteur 3 envoie soit une information de température ou de dépassement de seuil de température vers l'interrupteur 4 si celui-ci est intelligent, soit une commande de fermeture si l'intelligence réside dans le capteur 3 plutôt que dans l'interrupteur 4. La flèche 8 peut encore représenter l'envoi d'une température à un contrôleur intelligent non représenté sur la figure 1, lequel lorsqu'un seuil dangereux de température est dépassé, envoie une commande de fermeture à l'interrupteur 4, l'intelligence étant alors située entre le capteur 3 et l'interrupteur 4. Une fois le seuil de température dépassé, l'interrupteur 4, averti d'une manière ou d'une autre, se ferme. Un io courant très important circule alors entre l'alimentation 5 et la masse 6 en passant par le fusible 1 et l'interrupteur fermé 4. Le fusible 1 fond et la continuité électrique au niveau du fusible 1 est donc coupée. L'alimentation électrique 5 n'envoie donc plus de courant électrique vers le circuit électrique. Le circuit électrique est 15 donc protégé, il ne risque pas d'être victime d'un incendie suite à un court circuit aggravé provenant d'un dysfonctionnement grave dans l'un des composants électriques 2. REVENDICATIONS 1) Procédé de protection contre un éventuel dysfonctionnement dans un circuit électrique susceptible de dégénérer en court circuit 5 aggravé, comprenant : - une étape de mesure d'un paramètre représentatif de la présence ou non d'un tel dysfonctionnement à au moins un endroit du circuit électrique ; - une étape de coupure de l'alimentation électrique d'au moins io ledit endroit au niveau duquel une mesure révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. 2) Dispositif de protection contre un type de dysfonctionnement dans un circuit électrique susceptible de dégénérer en court circuit 15 aggravé, comprenant : - à au moins un endroit du circuit électrique, un capteur (3) mesurant un paramètre représentatif de la présence ou non d'un tel dysfonctionnement audit endroit ; - un rupteur d'alimentation électrique (1, 4) relié audit capteur de 20 manière à couper l'alimentation électrique d'au moins ledit endroit au niveau duquel une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. 3) Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en 25 ce qu'un même rupteur d'alimentation électrique est relié à plusieurs capteurs de manière à couper l'alimentation électrique d'au moins ledit endroit au niveau duquel une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. 30 4) Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le rupteur 20d'alimentation électrique est apte à couper l'alimentation électrique de tout le circuit électrique lorsqu'une mesure de capteur révèle la présence d'un tel dysfonctionnement. 5) Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le rupteur d'alimentation électrique est un fusible (1) commandé par un élément de commutation (4) relié audit ou auxdits capteurs. io 6) Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de commutation est un interrupteur (4) apte à fermer une ligne électrique de manière faire passer au travers du fusible un courant électrique suffisant pour fondre le fusible. 15 7) Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'interrupteur est un transistor. 8) Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'interrupteur est un relais. 9) Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le capteur est un thermocouple. 25 10) Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le capteur est une résistance variable en fonction de la température. 1 1) Dispositif de protection selon l'une quelconque des 30 revendications 2 à 10, caractérisé en ce que le paramètre représentatif est la température du ou des composants électriques (2) situés audit endroit ou aux dits endroits du circuit électrique.12) Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que le paramètre représentatif est le courant électrique traversant le ou les composants électriques (2) situés audit endroit ou aux dits endroits du circuit électrique. 13) Circuit électrique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 12. 14) Circuit électrique selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection s'ajoute à un premier niveau de protection contre les dysfonctionnements électriques et ne se déclenche qu'en cas de défaillance de ce premier niveau. 15) Circuit électrique selon l'une quelconque des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que le circuit électrique est un circuit imprimé et en ce que plusieurs capteurs sont respectivement associés à des composants électroniques (2). 16) Circuit électrique selon l'une quelconque des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que plusieurs capteurs sont respectivement associés à des connecteurs. 17) Véhicule automobile comprenant un circuit électrique selon 25 l'une quelconque des revendications 13 à 16.