Brevet FR2928047A1 — publié le 20090828

� Dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur de véhicule automobile � L'invention concerne un dispositif 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 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 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. Ceci est réalisé par l'adjonction d'un relais sur l'alimentation de puissance du calculateur. Ce relais permet de commuter l'alimentation de puissance du calculateur ou parfois directement l'actionneur piloté par le calculateur. La commande de relais est réalisée par une alimentation dépendant des conditions d'utilisation du véhicule. Ce dispositif fonctionne de la façon suivante : - en fonctionnement, la commande du relais est alimentée et permet de fermer le contact de puissance du relais. L'alimentation de puissance est alors délivrée au calculateur ou parfois, directement à l'actionneur, - à l'arrêt du véhicule, la commande du relais n'est plus alimentée. Le contact du relais est ouvert et l'alimentation de puissance du calculateur ou de l'actionneur est coupée. La figure 1 est un exemple d'un dispositif de pilotage d'un actionneur comprenant un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur selon l'état de la technique. A la figure 1, un calculateur 11 de pilotage d'un actionneur 6 est interposé entre le pôle + d'une source d'alimentation électrique de puissance 1 et cet actionneur 6 qui est lui-même relié à la masse M du véhicule. Ce calculateur 11 comprend un commutateur repéré par 11a qui est par exemple un relais ou bien un transistor MOS. Ce calculateur est capable soit de relier électriquement la source d'alimentation 1 à l'actionneur 6, soit de les isoler électriquement l'un de l'autre. Ce calculateur présente d'autre part une architecture de commande 12. Un relais 3 est interposé entre la batterie 1 et le calculateur avec une commande 2 du relais soumis par exemple à une alimentation dépendant des conditions d'utilisation du véhicule. A l'arrêt du véhicule, l'alimentation dépendant des conditions d'utilisation du véhicule est coupée et la commande 2 du relais n'est plus alimentée. Le contact du relais 3 est donc ouvert. L'alimentation de puissance 1 du calculateur ou de l'actionneur 6 est par conséquent coupée. Ce montage actuel du relais permet de couper l'alimentation de puissance, délivré en permanence par la batterie, quand le véhicule est à l'arrêt. Les risques d'échauffement dû à un court-circuit du calculateur ou de l'actionneur 6 à l'arrêt et en stationnement sont ainsi évités. Cependant, il s'avère que des échauffements peuvent avoir lieu pendant l'utilisation du véhicule, de sorte que cette solution est en fait incomplète et peu 1 performante. De plus, selon cette solution, la détection de courant est centralisée, ce qui nécessite de définir un 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 brevet FR-A-2856851 propose un système de protection contre les courts-circuits aggravés, en tenant compte de l'état de veille ou de réveil du réseau. Une unité de diagnostic permet de décider de la mise en protection du circuit. Ce système n'est pas autonome car il n'est pas piloté par un organe de protection propre mais selon l'état du réseau ce qui ne permet pas une protection personnalisée de l'organe à protéger. Le brevet WO-A-2004059407 met en oeuvre une protection des organes par commutation sur un relais de puissance inférieure, permettant une alimentation minimale du réseau. Ce système requiert une alimentation compliquée avec une différence de puissance et ne permet pas une protection complète étant donné qu'il n'y a pas coupure totale de l'alimentation. Le brevet US-A-6 127 741 décrit un système de protection pour organes de réseau de bord avec une unité de contrôle. Le système permet d'isoler le point défectueux grâce à l'utilisation de plusieurs dispositifs de coupure. Comme il est utilisé une unité de contrôle générale qui centralise et gère les dispositifs de coupure, cette unité ne permet pas de protéger chacun des organes individuellement. Le brevet US-A-7 161 782 présente un dispositif de protection, permettant de protéger les organes disposés dans divers réseaux comme des réseaux CAN, LIN et IWS. Un système permet le diagnostic et le pilotage de la coupure des commutateurs. Ce document s'applique cependant uniquement aux organes sur réseaux et le système de diagnostic et de pilotage utilise le réseau afin de piloter les commutateurs. Il n'y a cependant pas de protection autonome de chaque organe. Il convient de réaliser un dispositif de protection qui puisse être efficacement utilisé aussi bien pendant la marche que pendant l'arrêt du véhicule, qui soit assez précis dans sa détermination du risque d'anomalie dans le circuit de l'actionneur piloté et qu'à chaque actionneur soit associé un dispositif de protection spécifique. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précédemment mentionnés en proposant pour chaque actionneur un dispositif de protection capable de fonctionner lorsque le véhicule est en fonctionnement ou à l'arrêt et cela selon plusieurs types d'architecture de commande différente. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur commandé par un dispositif de pilotage, ce dispositif de pilotage comprenant un moyen d'alimentation de puissance, un calculateur associé à un moyen d'architecture de commande, un circuit de commande en cas d'anomalie électrique comprenant une commande de relais selon une architecture de commande donnée et un relais, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de diagnostic permettant de détecter une anomalie, ce moyen de diagnostic recevant du calculateur une comparaison entre au moins une mesure issue d'un capteur et représentative de l'état de l'actionneur à un instant donné, avec au moins une valeur d'état théorique de cet actionneur correspondant aux conditions de pilotage et étant apte à identifier une anomalie en cas d'écart trop important entre la mesure et la valeur d'état théorique à cet instant donné, ce moyen de diagnostic étant associé à des moyens de coupure de l'alimentation électrique de cet actionneur en cas d'anomalie. Selon d'autres caractéristiques additionnelles de 25 la présente invention : - la valeur d'état peut être le courant consommé et/ou la durée de fonctionnement de l'actionneur et/ou la température de l'actionneur, - l'architecture de commande du calculateur est une 30 alimentation dépendant des conditions d'utilisation du véhicule, l'architecture de commande du calculateur est un système de réveil RCD (réveil commandé à distance), les moyens de coupure sont constitués de moyens 35 de connexion du circuit de la commande de relais avec un circuit d'alimentation auxiliaire de coupure, cette connexion ouvrant ce circuit par l'intermédiaire d'un moyen d'ouverture de ce circuit, ce moyen d'ouverture effectuant son action quand relié au circuit d'alimentation auxiliaire de coupure, - le moyen d'ouverture (9) du circuit de commande (2) de relais et du relais (3) quand celui-ci est relié au circuit d'alimentation auxiliaire de coupure est un fusible sélectionné afin que le passage du courant du circuit d'alimentation auxiliaire de coupure provoque sa fusion, - le circuit l'alimentation auxiliaire de coupure est relié au circuit principal d'alimentation de puissance du dispositif de pilotage. L'invention concerne aussi un dispositif de pilotage d'un actionneur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur tel que précédemment décrit. Le dispositif de pilotage comprend en outre des moyens de diffusion sur le réseau CAN inter-systèmes des défauts associés à l'anomalie électrique afin que ces défauts soient mémorisés dans le journal des défauts du boîtier de servitude intelligent (BSI). La présente invention propose donc un dispositif de protection piloté par l'organe activateur lui-même et donc autonome. Comme il n'est pas nécessaire que l'organe utilisé protégé utilise les réseaux de bord ou un autre organe sur le réseau, le dispositif selon l'invention est applicable à tous les organes avec ou sans réseau protégés par un relais. Cette protection est complète et non partielle car l'organe se protège lui-même complètement par l'ouverture du relais L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. - La figure 1 est une représentation schématique du montage d'un dispositif de pilotage d'un actionneur, ce dispositif comprenant un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur selon l'état de la technique, - La figure 2 est une représentation schématique du montage d'un dispositif de pilotage d'un actionneur, ce dispositif comprenant un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur selon un premier mode de réalisation d'après la présente invention, - La figure 3 est une représentation schématique du montage d'un dispositif de pilotage d'un actionneur, ce dispositif comprenant un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur selon un second mode de réalisation d'après la présente invention. La figure 1 a déjà été détaillée dans la partie 20 introductive de la présente description. La figure 2 représente un premier mode de 25 réalisation éléments de calculateur un relais 3 est cependant l'invention et reprend sensiblement les figure 1 à savoir l'actionneur 6, avec son associé avec une architecture de commande, sa commande 2 associée. Le commutateur 11a remplacé par un moyen de diagnostic 4. de la 11 et Lorsque le l'activer, calculateur 11 commande l'actionneur 6 pour le circuit d'alimentation est fermé et 30 l'actionneur 6 est alors mis sous tension entre l'alimentation 1 et la masse M. Ce calculateur 11 est pourvu d'un dispositif de mesure via le moyen de diagnostic 4, par exemple, de l'intensité du courant traversant celui-ci, et d'un module de comparaison de 35 l'intensité mesurée avec une valeur d'intensité théorique. 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. En fonctionnement, le module de comparaison évalue la différence entre l'intensité mesurée et l'intensité théorique qui devrait être consommée par l'actionneur compte tenu en particulier des conditions courantes de pilotage. L'élément de diagnostic 4 est relié à un moyen de coupure 5 agissant sur le circuit de commande 2 du relais 3 à la masse par l'intermédiaire d'un commutateur 5a pouvant ouvrir ou fermer ce circuit. En fonctionnement nominal, le moyen de coupure 5 commande la fermeture du commutateur 5a et le circuit de commande de relais est fermé. Lorsque le calculateur 11 détecte une anomalie électrique pouvant provoquer un échauffement, le moyen de diagnostic 4 commande le moyen de coupure 5 qui passe à l'état ouvert en ouvrant le commutateur 5a. Le circuit d'alimentation de la commande 2 du relais est ouvert et l'alimentation est coupée par l'ouverture du relais 3. L'actionneur 6 et son organe associé, par exemple un organe de puissance moteur ou de groupe moto- ventilateur GMV commandé par le calculateur 11 est protégé par l'ouverture du relais 3. Le système n'est plus fonctionnel et le risque d'échauffement est évité. A la mise en contact suivante pour l'initialisation du calculateur, le moyen de diagnostic 4 peut autoriser à nouveau le basculement du relais 3 par l'intermédiaire du moyen de coupure 5 si les conditions nominales de fonctionnement sont rétablies. Ces conditions nominales de fonctionnement peuvent être, par exemple, la température de fonctionnement de l'actionneur 6. La figure 3 concerne le second mode de réalisation de la présente invention. Il reprend sensiblement les caractéristiques du mode de réalisation de la figure 2 à la différence que l'architecture de commande du calculateur 11 est une commande RCD 8 (réveil par commande à distance) ou équivalent et que le moyen de coupure de la figure 2 est supprimé. Ceci est du au fait que l'alimentation de l'étage électronique de commande d'un calculateur avec l'architecture de commande RCD ou équivalente est différente de celle d'un calculateur avec l'architecture de commande +APC. Avec l'utilisation d'un mode de réalisation selon la figure 2 à une architecture de commande RCD, l'ouverture du commutateur 5a provoque un reset du calculateur RCD et la réinitialisation du système ce qui est à éviter. Le moyen de diagnostic 4 agit directement sur un commutateur 5b qui ferme un circuit électrique, dit circuit d'alimentation auxiliaire de coupure reliant le moyen de diagnostic 4 au circuit de la commande 2 de relais et d'alimentation +APC et du relais 3 à la masse. Ce circuit auxiliaire de coupure est dans le mode de réalisation de la figure 3 relié au circuit d'alimentation principal. Le circuit de la commande 2 de relais est muni d'un fusible 9, dont le rôle sera expliqué plus loin. Lorsque le calculateur 11 détecte une anomalie électrique pouvant provoquer un échauffement, le moyen de diagnostic 4 commande la fermeture du circuit auxiliaire de coupure par la fermeture du commutateur 5b ce qui permet de relier via le moyen de diagnostic 4 le fusible 9 à l'alimentation principale 1. Les propriétés du fusible utilisé sont telles que dans cette situation la fusion du fusible est souhaitée et obtenue. La commande 2 du relais n'est plus reliée à la masse. Le circuit d'alimentation de la commande 2 et du relais 3 est ouvert et l'alimentation 1 est donc coupée par l'ouverture du relais 3. L'actionneur 6 et son organe de puissance moteur ou GMV commandé par le calculateur est protégé par l'ouverture du relais 3. Le système n'est plus fonctionnel et le risque d'échauffement est évité. Dans les deux modes de réalisation avant la fusion du fusible 9 ou l'ouverture du circuit par le moyen de coupure 5, le calculateur 11 peut diffuser sur le réseau CAN inter-systèmes les défauts associés à l'anomalie électrique afin que ces défauts soient mémorisés dans le journal des défauts du boîtier de servitude intelligent ou BSI 10. La présente invention apporte notamment les avantages suivants . Le dispositif 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. Il permet ainsi de se protéger de tous les 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. Le dispositif 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 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. Ceci permet d'utiliser des seuils de détection propres à chaque actionneur, contrairement à une protection centralisée qui doit prendre en compte le cumul de la consommation électrique simultanée de tous les organes de puissance. La sensibilité du dispositif selon l'invention peut donc être optimisée sans risque d'être perturbée par la 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 dispositif est donc à la fois plus sensible et plus robuste. La solution d'un dispositif non réversible, comme la fusion du fusible de puissance en cas de détection d'anomalie, permet de s'affranchir de l'éventuelle fatigue des composants survenant dans un dispositif réversible. Le dispositif de fusion du fusible d'alimentation contrôlé directement par le calculateur présente 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. L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.15 REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique d'un actionneur (6) commandé par un dispositif de pilotage, ce dispositif de pilotage comprenant un moyen d'alimentation de puissance (1), un calculateur (11) alimenté par un moyen d'architecture de commande (7 ou 8), un circuit de commande contre un échauffement comprenant une commande (2) de relais selon une architecture de commande donnée et un relais (3), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de diagnostic (4) permettant de détecter une anomalie, ce moyen de diagnostic (4) recevant du calculateur (11) une comparaison entre au moins une mesure à un instant donné, issue par exemple d'un capteur, et représentative de l'état de l'actionneur (6) à cet instant donné, avec au moins une valeur d'état théorique de cet actionneur (6) correspondant aux conditions de pilotage et étant apte à identifier une anomalie en cas d'écart trop important entre la mesure et la valeur d'état théorique, ce moyen de diagnostic (4) étant associé à des moyens de coupure (5, 5a, 5b , 5c, 9) de l'alimentation électrique de cet actionneur (6) en cas d'anomalie. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur d'état peut être le courant consommé, la durée d'actionnement de l'actionneur, la température de l'actionneur (6). 3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'architecture de commande du calculateur (11) est une alimentation dépendant des 1 conditions d'utilisation du véhicule. 4. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'architecture de commande (8) du calculateur est un système de réveil RCD (réveil commandé à distance). 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4 caractérisé en ce que lesmoyens de coupure (5b, 5c, 9) sont constitués de moyens de connexion (5c) du circuit de la commande (2) de relais (3) avec un circuit d'alimentation auxiliaire de coupure, cette connexion ouvrant ce circuit par l'intermédiaire d'un moyen d'ouverture (9) de ce circuit, ce moyen d'ouverture (9) effectuant son action quand relié au circuit d'alimentation auxiliaire de coupure. 6. Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen d'ouverture (9) du circuit de commande (2) de relais et du relais (3) quand celui-ci est relié au circuit d'alimentation auxiliaire de coupure est un fusible sélectionné afin que le passage du courant du circuit d'alimentation auxiliaire de coupure provoque sa fusion. 7. Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation auxiliaire de coupure est relié au circuit principal d'alimentation de puissance (1) du dispositif de pilotage. 8. Dispositif de pilotage d'un actionneur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de protection en cas d'anomalie de l'alimentation électrique de cet actionneur (6), selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Dispositif de pilotage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de diffusion (10) sur le réseau CAN inter-systèmes des défauts associés à l'anomalie électrique afin que ces défauts soient mémorisés dans le journal des défauts du boîtier de servitude intelligent (BSI).