Brevet FR2947974A1 — publié le 20110114

L'invention concerne un procédé de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile comportant une batterie d'alimentation, en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement. Les charges électriques intégrées dans les véhicules automobiles, telles que sources d'éclairage, moteurs, calculateurs... sont couramment alimentées électriquement par l'intermédiaire d'un commutateur électronique adapté pour les protéger contre les surcharges et courts circuits, et adaptés, à cet effet, pour détecter les surcharges et commander une coupure de l'alimentation suivie d'une reprise automatique de cette dernière après un laps de temps prédéterminé. Bien que de tels commutateurs électroniques assurent une protection efficace des charges électriques alimentées par leur intermédiaire, il s'est par contre avéré qu'ils constituaient une source potentielle d'incident. En effet, chaque changement d'état de ces commutateurs électroniques entraîne une dégradation de ces derniers, de sorte que des défaillances de fonctionnement interviennent après un nombre de cycles donné de changements d'état. Or de telles défaillances peuvent entraîner une mise en court circuit permanente du circuit électrique intégrant le commutateur électronique et la batterie d'alimentation du véhicule, et se trouver à l'origine d'un départ d'incendie. Un tel risque étant inconcevable dans le domaine automobile, la solution actuelle réside dans un procédé de protection mettant en oeuvre une stratégie de protection basée sur l'utilisation d'un tableau de valeurs d'intensité IS dites de surcharges telles que chaque valeur de IS = IT + Al, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation, et Al valeur prédéterminée représentative d'une surcharge électrique, la dite stratégie de protection consistant, en régime établi de la charge électrique • à mesurer régulièrement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation et une valeur représentative du courant IL traversant le commutateur électronique, et à comparer chaque valeur d'intensité mesurée IL avec la valeur IS correspondant à la même tension du tableau d'intensités de surcharge, • et à comptabiliser les dépassements des valeurs de surcharge IS de façon à interrompre le fonctionnement du commutateur électronique lorsque le nombre de surcharges subies atteint une valeur prédéterminée, puis à informer le titulaire du véhicule de la nécessité de faire changer ce commutateur électronique. Par contre, durant chaque période d'amorçage de la charge électrique, la stratégie de protection est systématiquement inhibée durant un laps de temps prédéterminé en fonction des caractéristiques électriques de la dite charge électrique. Cette interruption de la stratégie de protection durant les périodes d'amorçage est rendue 5 obligatoire, en vue d'éviter des coupures intempestives d'alimentation de la charge électrique, en raison du pic de courant intervenant durant ces périodes, qui rend impossible une distinction entre surcharge accidentelle et surcharge correspondant au pic de courant. Toutefois, la tension d'alimentation des batteries d'alimentation actuelles varie 10 couramment entre 8 Volts et 24 Volts et, pour des faibles valeurs de tensions d'alimentation (de l'ordre de 8-9 Volts), les périodes d'amorçage s'avèrent d'une durée importante, et ce d'autant plus que la technique de modulation de largeur d'impulsion, dite MLI, (ou PWM, � Pulse Width Modulation �) est appliquée pour synthétiser le courant d'alimentation. 15 Ainsi, à titre d'exemple, pour une tension d'alimentation de 8 Volts, la période d'amorçage peut présenter une durée de l'ordre de 200 millisecondes lors d'une commande marche/arrêt, et atteindre une durée de l'ordre de 1,5 secondes pour une commande MLI. La durée de la période d'inhibition étant proportionnelle, pour une charge 20 électrique et un mode d'alimentation donnés, à la durée de la période d'amorçage la plus importante, il s'avère donc que la stratégie de protection est inhibée durant des laps de temps conséquents susceptibles de rendre peu fiable le procédé de protection. A titre d'exemple, compte tenu de la longueur de la période d'inhibition, le procédé de protection mis en oeuvre actuellement peut ainsi s'avérer d'une fiabilité très 25 relative dans les cas suivants • commande d'une ampoule de � feu stop � dont la durée d'allumage est le plus souvent de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes et inférieure à une seconde, • commande d'une ampoule de clignotant dont la durée d'allumage est de 30 l'ordre de 300 millisecondes, - mauvais contact répétitif entraînant, de façon alternative, un fonctionnement en régime établi suivi d'une période d'amorçage. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de protection d'un commutateur électronique conduisant à réduire de façon optimale les durées d'inhibition de la stratégie de protection mise en oeuvre. A cet effet, l'invention vise un procédé tel que décrit dans le préambule ci-dessus, de protection d'un commutateur électronique intégré dans un véhicule automobile .2947974 3 comportant une batterie d'alimentation, en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement, et ce procédé de protection consiste, selon l'invention, à établir un tableau de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant 5 • pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie supérieures à une valeur de tension VNbat prédéterminée, des valeurs IS = IT + Llc, avec AIc identique pour toutes les dites valeurs, • et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie inférieures ou égales à VNbat, une valeur constante lS telle que : IS = IT(VNbat) + Alc, avec IT(VNbat) 10 intensité théorique du courant pour la tension VNbat. Le procédé selon l'invention conduit, de façon très simple, par l'établissement d'un tableau d'intensités de surcharge IS spécifique, à permettre de réduire le temps d'inhibition de la stratégie de protection à une durée correspondant non pas à la borne inférieure de la plage des tensions d'alimentation, mais à la tension VNbat. 15 Dans la pratique, la valeur de VNbat est sélectionnée de façon à obtenir un bon compromis entre une durée d'inhibition minimale et une valeur maximale du nombre (de milliers) de changements d'état que peut subir, avec une marge de sécurité, pour cette valeur VNbat, le commutateur électronique. De façon avantageuse, un bon compromis est ainsi obtenu en sélectionnant 20 une valeur VNbat égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation. Ainsi, par exemple, pour une batterie d'alimentation de 24 Volts, on sélectionne avantageusement une valeur VNbat égale à 14 Volts. A titre d'exemple, une durée d'inhibition de l'ordre de 1,5 secondes requise, lors d'une commande MLI, selon la technique mise en oeuvre actuellement, peut être 25 réduite à une valeur de l'ordre de 300 millisecondes selon le procédé de l'invention. Egalement à titre d'exemple, lors d'une commande marche/arrêt, la durée d'inhibition requise selon la technique mise en oeuvre actuellement, peut être réduite de moitié selon le procédé de l'invention. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la 30 description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : • la figure 1 est un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation d'une charge électrique apte à mettre en oeuvre le procédé de protection selon l'invention, • et la figure 2 est un diagramme représentatif d'une courbe conforme à 35 l'invention, représentant les variations des intensités de surcharges en fonction de la tension d'alimentation. La figure 1 annexée représente un circuit 1 d'alimentation d'une charge électrique en l'exemple constituée d'une lampe à incandescence 2, comportant une batterie d'alimentation 3, usuellement de 14 Volts, c'est-à-dire dont la tension d'alimentation Vbat est considérée comme pouvant varier entre varie 8 Volts et 24 Volts. Ce circuit électrique 1 comprend, en outre, un commutateur électronique 4 de commande de l'alimentation de la charge électrique 2, intégrant, de façon usuelle, des moyens de mesure de l'intensité du courant IL traversant le dit commutateur électronique, comportant une sortie sur laquelle est délivrée un courant d'intensité kIL proportionnelle à IL. La gestion du fonctionnement de ce commutateur électronique 4 est classiquement réalisée au moyen d'un calculateur 5 relié au dit commutateur électronique et adapté, en l'exemple, pour synthétiser le courant d'alimentation de la charge électrique 2 par la technique de modulation de largeur d'impulsions � MLI �. Ce calculateur 5 est également relié à la sortie des moyens de mesure du commutateur électronique 4 de façon à recevoir un signal représentatif de la valeur klL. Ce calculateur 5 comporte, en outre, des moyens de mémorisation de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant • pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3 supérieures à la valeur de la tension nominale de 14 Volts, des valeurs IS = IT + Alc, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique 4 pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3, et Alc valeur constante prédéterminée représentative d'une surcharge électrique, ^ et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3 inférieures ou égales à 14 Volts, une valeur constante égale à la valeur de IS pour cette tension d'alimentation de 14 Volts. De plus, la valeur Alc est avantageusement égale à : 0,6 ITN, avec ITN intensité nominale du courant. La courbe représentative de ces valeurs est représentée à la figure 2, sur laquelle sont figurées la courbe théorique des intensités IT, et la courbe des intensités de surcharge IS. A titre d'illustration numérique, pour une charge électrique 2 constituée d'un lampe de 21 Watts, l'intensité du courant nominal ITN, correspondant à la tension de 14 Volts, est égale à 2 A, l'intensité IT(24 V) égale à 3,4 A, et l'intensité IT(8 V) égale à 0.85 A. La valeur de Alc déterminant les valeurs d'intensité de surcharge est quant à elle de 1.2 A. Avec comme base les valeurs d'intensité de surcharges IS, le calculateur 5 est programmé pour mettre en oeuvre, en régime établi de la charge électrique 2, une stratégie de protection consistant ^ à mesurer périodiquement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation 3, et à relever la valeur correspondante de l'intensité kIL, • à comparer la valeur d'intensité IL déduite de la valeur relevée kIL avec la valeur de l'intensité de surcharge IS correspondante, 5 • et lorsque la valeur de IL est supérieure à IS - d'une part, à incrémenter un compteur de comptabilisation des surcharges subies par le commutateur électronique 4, - et d'autre part, à commander une commutation du commutateur électronique 4 vers son état passif, puis une commutation inverse de rétablissement de la 10 conduction, après un laps de temps de coupure prédéterminé. En outre, lorsque le compteur de comptabilisation des surcharges atteint une valeur prédéterminée, d'un ordre de grandeur correspondant à des milliers de surcharges détectées, le calculateur 5 commande une commutation définitive du commutateur électronique 4 vers son état passif, suivie d'une annonce alertant la conducteur de cette 15 mise hors service, par exemple sous forme d'un message l'invitant à amener son véhicule chez un garagiste. Lors de chaque période d'amorçage de la charge électrique 2, le calculateur 5 est, par contre, programmé pour inhiber la stratégie de protection ci-dessus décrite, et donc pour maintenir le commutateur électronique 4 dans son état actif de conduction, 20 durant un laps de temps prédéterminé suivant le début de cette période d'amorçage. Ce laps de temps prédéterminé est fonction des caractéristiques électriques de la charge électrique 2, et correspond au temps nécessaire pour que l'intensité du courant IL devienne inférieure à l'intensité de surcharge IS. Dans la pratique donc et pour la courbe de valeurs représentée à la figure 2, le temps d'inhibition est égal au temps 25 d'inhibition requis pour la tension nominale de 14 Volts, de l'ordre de quelques centaines de millisecondes pour une charge électrique 2 consistant en une source d'éclairage classique. De ce fait, ce temps d'inhibition se trouve notablement réduit par rapport au temps d'inhibition de l'ordre de 1,5 secondes requis, dans des conditions de 30 fonctionnement similaires, par la mise en oeuvre des procédés de protection actuels. REVENDICATIONS1. Procédé de protection d'un commutateur électronique (4) intégré dans un véhicule automobile comportant une batterie d'alimentation (3), en vue de commander l'alimentation d'une charge électrique (2) présentant une période d'amorçage avant de parvenir à un régime établi de fonctionnement, le dit procédé de protection consistant : en régime établi de la charge électrique (2), à mettre en oeuvre une stratégie de protection basée sur l'utilisation d'un tableau de valeurs d'intensité IS dites de surcharges telles que chaque valeur de IS = IT + Al, avec IT intensité théorique du courant traversant le commutateur électronique (4) pour une valeur donnée de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3), et Al valeur prédéterminée représentative d'une surcharge électrique, la dite stratégie de protection consistant à mesurer régulièrement la valeur de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) et une valeur représentative du courant IL traversant le commutateur électronique (4), et à comparer chaque valeur d'intensité mesurée IL avec la valeur IS correspondant à la même tension du tableau d'intensités de surcharge, et à comptabiliser les dépassements des valeurs de surcharge IS de façon à interrompre le fonctionnement du commutateur électronique (4) lorsque le nombre de surcharges subies atteint une valeur prédéterminée, • et durant chaque période d'amorçage de la charge électrique (2), à inhiber la stratégie de protection durant un laps de temps prédéterminé en fonction des 20 caractéristiques électriques de la dite charge électrique, le dit procédé de protection étant caractérisé en ce que l'on établit un tableau de valeurs d'intensités de surcharge IS présentant • pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) supérieures à une valeur de tension VNbat prédéterminée, des valeurs IS = IT + Alc, avec 25 Alc identique pour toutes les dites valeurs, • et, pour des valeurs de la tension aux bornes de la batterie d'alimentation (3) inférieures ou égales à VNbat, une valeur constante IS telle que IS = IT(VNbat) + Alc, avec IT(VNbat) intensité théorique du courant pour la tension VNbat. 2. Procédé de protection selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on 30 sélectionne une valeur VNbat égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation (3).