Brevet FR2972580A1 — publié le 20120914

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE L'ALIMENTATION EN TENSION D'AU MOINS UN ÉQUIPEMENT ÉLECTRIQUE D'UN SYSTÈME PAR UNE BATTERIE PRINCIPALE OU UNE SOURCE SECONDAIRE L'invention concerne l'alimentation de certains équipements électriques qui font partie de systèmes comportant une batterie principale et une source électrique secondaire. On entend ici par "source électrique secondaire" aussi bien une pile 10 qu'une batterie rechargeable, comme par exemple un accumulateur. L'invention concerne les systèmes tels que les véhicules, éventuellement de type automobile, les bâtiments, les installations industrielles, l'aéronautique, l'électronique grand public, et le domaine ferroviaire, notamment. 15 Comme le sait l'homme de l'art, certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent des équipements électriques qui sont soit alimentés de façon directe et permanente par une batterie principale (généralement de type 12 Volts ou 24 Volts), soit de façon commutée (c'est-à-dire en fonction des 20 besoins (ou "situations de vie"». L'alimentation directe et permanente ne pose pas de problème lorsque le système fonctionne et donc qu'il est capable de recharger en temps réel sa batterie principale. Mais, lorsque le système ne fonctionne pas et que l'on a oublié de placer dans un état hors fonctionnement l'un de ses 25 équipements électriques à alimentation directe et permanente, cet équipement électrique consomme inutilement l'énergie qui est stockée dans la batterie principale, ce qui peut la décharger intégralement et donc empêcher de faire fonctionner de nouveau le système. Cette situation peut par exemple survenir dans un véhicule automobile, lorsque l'on a laissé allumé un 30 plafonnier lumineux. Afin d'améliorer la situation, il a été proposé, notamment dans le document brevet US 2003/173932, d'adjoindre au système une source secondaire (pile ou batterie rechargeable) qui est chargée d'alimenter les équipements électriques à alimentation directe et permanente lorsque le système ne fonctionne pas. Cette solution permet de ne pas décharger la batterie principale du système. Cependant, elle n'empêche pas un équipement électrique à alimentation directe et permanente, que l'on a oublié de placer dans un état hors fonctionnement, de continuer de consommer inutilement de l'énergie et éventuellement de décharger complètement la source secondaire, ce qui n'est pas souhaité lorsqu'il s'agit d'une batterie rechargeable ou bien peut empêcher de faire fonctionner ultérieurement certains éléments électriques lorsqu'il s'agit d'une pile pour laquelle on ne dispose pas de pile de rechange. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation, et notamment d'éviter une consommation inutile d'énergie lorsqu'un système ne fonctionne pas et que l'on a oublié de placer dans un état hors fonctionnement l'un de ses équipements électriques à alimentation directe et permanente. Elle propose notamment à cet effet un dispositif, dédié au contrôle de l'alimentation en tension d'au moins un équipement électrique appartenant à un système qui dispose en outre d'un réseau de communication, d'une batterie principale fournissant une première tension, et d'une source secondaire fournissant une deuxième tension. Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend: - des premiers moyens de contrôle agencés (ou conçus) pour générer soit un premier signal, lorsque le réseau de communication est dans un état réveillé, l'équipement électrique est utilisé et la première tension est supérieure à un seuil, soit un second signal, lorsque le réseau de communication n'est pas dans un état réveillé et l'équipement électrique est utilisé, - des deuxièmes moyens de contrôle agencés (ou conçus) pour alimenter au moins l'équipement électrique avec une troisième tension issue de la première tension en cas de réception d'un premier signal, et - des troisièmes moyens de contrôle agencés (ou conçus) pour alimenter l'équipement électrique avec une quatrième tension issue de la deuxième tension en cas de réception d'un second signal. On comprendra que grâce à l'invention, dès que l'on constate que le réseau de communication ne fonctionne pas et donc que son système ne fonctionne pas, alors on interdit toute alimentation électrique de son équipement électrique, ce qui garantit que ce dernier ne déchargera ni la batterie principale ni la source secondaire. Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses premiers moyens de contrôle peuvent être agencés sous la forme d'un multiplexeur analogique; - la source secondaire peut être une pile; - dans une variante, la source secondaire peut être une batterie rechargeable. Dans ce cas, il comprend en outre des moyens de recharge agencés pour recharger la source secondaire à partir d'une cinquième tension, et ses deuxièmes moyens de contrôle sont agencés pour alimenter les moyens de recharge avec une cinquième tension issue de la première tension (fournie par la batterie principale), en cas de réception d'un premier signal; - ses deuxièmes moyens de contrôle peuvent être agencés sous la forme d'une combinaison de résistances et de transistors; - ses deuxièmes moyens de contrôle peuvent comprendre au moins une première résistance propre à recevoir le premier signal, et un premier transistor comprenant une base connectée à la première résistance, un émetteur délivrant la troisième tension et un collecteur; - ses deuxièmes moyens de contrôle peuvent comprendre au moins une deuxième résistance propre à recevoir le premier signal, un deuxième transistor comprenant une base connectée à la deuxième résistance, un émetteur délivrant la cinquième tension et un collecteur couplé à l'émetteur du premier transistor via une troisième résistance. L'invention propose également un équipement électrique, d'une part, destiné à faire partie d'un système comportant un réseau de communication, une batterie principale fournissant une première tension et une source secondaire fournissant une deuxième tension, et, d'autre part, comprenant un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un système comprenant un réseau de communication, une batterie principale fournissant une première tension, une source secondaire fournissant une deuxième tension, et au moins un équipement électrique du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un système comprenant un réseau de communication, une batterie principale fournissant une première tension, une source secondaire fournissant une deuxième tension, au moins un équipement électrique et un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. De tels systèmes peuvent, par exemple, constituer des véhicules, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d'un système comprenant un réseau de communication, une batterie principale, un équipement électrique et un premier exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d'un système comprenant un réseau de communication, une batterie principale, un équipement électrique et un second exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention, - la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation de premiers moyens de contrôle du dispositif de contrôle de la figure 2, - la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation de deuxièmes moyens de contrôle du dispositif de contrôle de la figure 2, - la figure 5 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation de moyens de régulation et d'une source secondaire du dispositif de contrôle de la figure 2, et - la figure 6 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation de troisièmes moyens de contrôle du dispositif de contrôle de la figure 2. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but d'offrir un dispositif de contrôle (D) destiné à permettre le contrôle de l'alimentation d'un ou plusieurs équipements électriques (EV) d'un système. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que les systèmes sont des véhicules de type automobile. Il s'agit par exemple de voitures (éventuellement de type tout électrique ou hybride). Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comportant au moins un réseau de communication (RC), une batterie principale (BP) et une source secondaire (d'énergie électrique) (BS). Ainsi, elle concerne également les bâtiments, les installations industrielles, l'aéronautique, l'électronique grand public, et le domaine ferroviaire. On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 une toute petite partie d'un système (ici un véhicule) comprenant au moins un équipement électrique EV, un réseau de communication RC (éventuellement multiplexé), une batterie principale (rechargeable) BP fournissant une première tension V1 et pouvant être rechargée lorsque le système est en fonctionnement, et une source secondaire BS fournissant une deuxième tension V2. On notera qu'un système, comme par exemple un véhicule, comprend généralement plusieurs équipements électriques. On entend ici par "réseau de communication" le réseau qui sert aux équipements électriques du système (comme par exemple les calculateurs et les capteurs) pour s'échanger des messages. Dans un véhicule, un tel réseau peut par exemple être de type CAN LS ("Controller Area Network Low Speed"), ou CAN HS ("Controller Area Network High Speed"), ou VAN ("Vehicle Area Network"), ou LIN ("Local Interconnect Network"), ou encore FlexRay. On notera qu'un tel réseau peut prendre au moins un état réveillé, lorsque le système fonctionne, et un état endormi, lorsque le système ne fonctionne pas. Dans ce qui suit on considère, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, que la batterie principale BP fournit une première tension V1 égale à 12 Volts ou 24 Volts. Mais, elle pourrait fournir une haute tension (typiquement 200 Volts ou 300 Volts). La source secondaire BS fournit donc également, ici, une seconde tension V2 égale à 12 Volts ou 24 Volts. Dans le premier exemple illustré sur la figure 1, la source secondaire BS est une pile interchangeable, alors que dans le second exemple illustré sur la figure 2, la source secondaire BS est une batterie (comme par exemple un accumulateur) qui est rechargeable grâce à la première tension V1 de la batterie principale BP. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, que l'équipement électrique EV est un éclairage de veille, comme par exemple un plafonnier lumineux, qui requiert une faible puissance électrique. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'équipement électrique. Elle concerne en effet tout type d'équipement électrique devant être alimenté en énergie électrique de façon permanente et directe ou de façon commutée. On notera qu'un tel équipement électrique est dans un état réveillé lorsqu'il fonctionne (et donc lorsque son organe de commande est placé dans un état fermé), et un état endormi lorsqu'il ne fonctionne pas (et donc lorsque son organe de commande est placé dans un état ouvert). L'invention propose d'adjoindre au système (ici un véhicule) au moins un dispositif de contrôle D. Dans les exemples de réalisation illustrés sur les figures 1 et 2, le dispositif de contrôle D est externe à l'équipement électrique EV, et ne contrôle que l'alimentation électrique de ce dernier (EV). Mais, un dispositif de contrôle D, selon l'invention, peut soit faire partie intégrante d'un équipement électrique, soit contrôler l'alimentation électrique de plusieurs (au moins deux) équipements électriques. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, un dispositif de contrôle D, selon l'invention, comprend au moins des premiers MC1, deuxièmes MC2 et troisièmes MC3 moyens de contrôle. Les premiers moyens de contrôle MC1 sont agencés pour générer soit un premier signal de sortie s1, lorsque le réseau de communication RC est dans un état réveillé, l'équipement électrique EV est utilisé (et donc son organe de commande est dans un état fermé), et la première tension V1 (fournie par la batterie principale BP) est supérieure à un seuil, soit un second signal de sortie s2, lorsque le réseau de communication RC n'est pas dans un état réveillé (par exemple un état endormi) et l'équipement électrique EV est utilisé (et donc son organe de commande est dans un état fermé). Pour que les premiers moyens de contrôle MC1 puissent générer un premier s1 ou second s2 signal de sortie, il faut, comme illustré, qu'ils reçoivent en entrée un premier signal d'entrée e1 représentatif de l'état du réseau, un deuxième signal d'entrée e2 représentatif du niveau de la première tension V1 par rapport au seuil, et un troisième signal d'entrée e3 représentatif de l'état de l'organe de commande de l'équipement électrique EV. Ces signaux d'entrée e1 à e3 peuvent être, par exemple, fournis par le réseau de communication RC. Ils sont générés par un ou plusieurs équipements électriques du système. On comprendra que dans toutes les situations qui diffèrent d'une première situation définie par le réseau de communication RC dans son état réveillé (par exemple e1 = 1), l'organe de commande de l'équipement électrique EV dans son état fermé (par exemple e3 = 1), et la première tension V1 supérieure à un seuil (par exemple e2 = 1) et d'une seconde situation définie par le réseau de communication RC dans un état endormi (par exemple e1 = 0) et l'organe de commande de l'équipement électrique EV dans son état fermé (par exemple e3 = 1), les premiers moyens de contrôle MC1 ne génèrent aucun signal de sortie (c'est-à-dire ni s1 ni s2). A titre d'exemple non limitatif, et comme illustré non limitativement sur la figure 3, les premiers moyens de contrôle MC1 peuvent être agencés sous la forme d'un multiplexeur analogique (c'est-à-dire recevant des signaux d'entrée e1 à e3 de type analogique et générant des signaux de sortie s1 et s2 de type analogique). Dans ce cas, ils peuvent comprendre un composant électronique de type CD 4051, par exemple de la Société National Semiconductor ou Texas Instrument. Mais, dans une variante, ils peuvent être de type analogique/numérique (c'est-à-dire recevant des signaux d'entrée e1 à e3 de type analogique et générant des signaux de sortie s1 et s2 de type numérique) ou totalement numérique (c'est-à-dire recevant des signaux d'entrée e1 à e3 de type numérique et générant des signaux de sortie s1 et s2 de type numérique). Les deuxièmes moyens de contrôle MC2 sont agencés pour alimenter au moins l'équipement électrique EV avec une troisième tension V3 issue de la première tension V1 (fournie par la batterie principale BP) en cas de réception sur une entrée d'un premier signal de sortie s1 généré par les premiers moyens de contrôle MC1. Les troisièmes moyens de contrôle MC3 sont agencés pour alimenter l'équipement électrique EV avec une quatrième tension V4 issue de la deuxième tension V2 (fournie par la source secondaire BS) en cas de réception d'un second signal. Par conséquent, lorsque le système se retrouve dans la première situation précitée, les premiers moyens de contrôle MC1 génèrent un premier signal de sortie s1 afin que les deuxièmes moyens de contrôle MC2 alimentent au moins l'équipement électrique EV avec une troisième tension V3 (qui est produite à partir de l'énergie stockée dans la batterie principale BP), et lorsque le système se retrouve dans la seconde situation précitée, les premiers moyens de contrôle MC1 génèrent un premier signal de sortie s1 afin que les troisièmes moyens de contrôle MC3 alimentent au moins l'équipement électrique EV avec une quatrième tension V4 (qui est produite à partir de l'énergie stockée dans la source secondaire BS). Dans toutes les autres situations, l'équipement électrique EV n'est pas alimenté en tension et donc ne risque pas de décharger la batterie principale BP ou la source secondaire BS. Lorsque la source secondaire BS est une batterie rechargeable, comme dans l'exemple de la figure 2, le dispositif de contrôle D peut comprendre en outre des moyens de recharge MR qui sont agencés pour recharger la source secondaire BS à partir d'une cinquième tension V5, et les deuxièmes moyens de contrôle MC2 peuvent être agencés pour alimenter les moyens de recharge MR avec cette cinquième tension V5 issue de la première tension V1 (fournie par la batterie principale BP), lorsqu'il reçoivent un premier signal de sortie s1 des premiers moyens de contrôle MC1. Par conséquent, lorsque les deuxièmes moyens de contrôle MC2 reçoivent un premier signal de sortie s1, ils produisent non seulement une troisième tension V3 pour alimenter l'équipement électrique EV, mais également une cinquième tension V5 pour alimenter les moyens de recharge MR afin qu'ils procèdent au rechargement de la batterie secondaire BS (mais l'énergie stockée dans cette dernière (BS) n'est pas utilisée pour alimenter l'équipement électrique EV). A titre d'exemple non limitatif, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, lorsque les premiers moyens de contrôle MC1 délivrent des 1 o signaux de sortie s1 et s2 analogiques, les deuxièmes moyens de contrôle MC2 peuvent être agencés sous la forme d'une combinaison de résistances (R10 à R12) et de transistors (T1, T2). Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, les deuxièmes moyens de contrôle MC2 peuvent comprendre au moins une 15 première résistance R10 propre à recevoir le premier signal de sortie s1 et un premier transistor T1 qui comprend une base connectée à la première résistance R10, un émetteur délivrant la troisième tension V3 (destinée à alimenter l'équipement électrique EV) et un collecteur. Lorsque le dispositif de contrôle D comprend des moyens de 20 recharge MR, les deuxièmes moyens de contrôle MC2 comprennent en outre au moins une deuxième résistance R11 qui est propre à recevoir le premier signal de sortie s1, un deuxième transistor T2 comprenant une base connectée à la deuxième résistance R11, un émetteur délivrant la cinquième tension V5 et un collecteur couplé à l'émetteur du premier transistor T1 via 25 une troisième résistance R12. On comprendra que dans ce mode de réalisation, lorsque les premier T1 et second T2 transistors reçoivent le premier signal de sortie s1, ils deviennent passant et donc délivrent respectivement les troisième V3 et cinquième V5 tensions. En l'absence de premier signal de sortie s1, ils sont non passant et donc ne délivrent aucune 30 tension. Il est important de noter que les deuxièmes moyens de contrôle MC2 peuvent comporter plusieurs ensembles de composants comportant chacun une première résistance R10, un premier transistor T1 et une troisième résistance R12 de manière à alimenter plusieurs équipements électriques ou plusieurs sous parties d'un même équipement électrique (comme par exemple plusieurs sources de lumière (éventuellement des diodes électroluminescentes (ou Leds))). A titre d'exemple non limitatif, et comme illustré non limitativement sur la figure 5, les moyens de recharge MR peuvent comporter: - une source de courant, constituée par deux condensateurs Cl et C2 montés en parallèle entre une borne recevant la cinquième tension V5 et la masse, et - un régulateur de courant, comportant un régulateur de tension RT1 (comme par exemple le composant L200 de la société ST Microelectronics, couplé classiquement à des résistances R1 à R3 ainsi qu'à une résistance de limitation de courant R4 et à une éventuelle diode de protection d1. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 6, lorsque les premiers moyens de contrôle MC1 délivrent des signaux de sortie s1 et s2 analogiques, les deuxièmes moyens de contrôle MC2 peuvent comprendre un régulateur de tension RT2 (comme par exemple le composant MAX 6662 de la société MAXIM, couplé classiquement à des résistances d'entrée R5 et R6 ainsi qu'à des résistances de sortie R7 à R9 et à une éventuelle diode de protection d2. On notera que le régulateur de tension RT2 comprend en outre, d'une part, une entrée is qui est couplée aux sorties des résistances de sortie R7 et R8 et qui est destinée à prélever une image du courant de sortie afin de vérifier si sa valeur correspond sensiblement à celle désirée, et, d'autre part, une entrée it qui est couplée à la liaison entre les résistances de sortie R8 et R9 et qui est destinée à prélever une image de la tension élaborée par le pont diviseur (R8, R9) afin de vérifier si sa valeur correspond sensiblement à celle désirée. On notera que les troisième V3 et quatrième V4 tensions sont sensiblement égales à la première tension V1 fournie par la batterie principale BP. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels: - elle évite le déchargement de la batterie principale et de la source secondaire, Il - elle offre une autonomie complète, - elle est compatible avec tous les équipements électriques et en particulier les calculateurs qui utilisent une alimentation directe et permanente, - elle ne nécessite aucune modification de l'architecture du réseau d'alimentation électrique du système considéré , - elle est peu encombrante, - elle est modulable et donc adaptable très facilement en fonction des besoins, - elle nécessite peu de composants et donc son coût est faible. Zo L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de contrôle, de système et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de contrôle de l'alimentation en tension d'au moins un équipement électrique (EV) appartenant à un système disposant en outre d'un réseau de communication (RC), d'une batterie principale (BP) fournissant une première tension, et d'une source secondaire (BS) fournissant une deuxième tension, caractérisé en ce qu'il comprend i) des premiers moyens de contrôle (MC1) agencés pour générer soit un premier signal, lorsque ledit réseau de communication (RC) est dans un état réveillé, ledit équipement électrique (EV) est utilisé et ladite première tension est supérieure à un seuil, soit un second signal, lorsque ledit réseau de communication (RC) n'est pas dans un état réveillé et ledit équipement électrique (EV) est utilisé, ii) des deuxièmes moyens de contrôle (MC2) agencés pour alimenter au moins ledit équipement électrique (EV) avec une troisième tension issue de ladite première tension en cas de réception d'un premier signal, et iii) des troisièmes moyens de contrôle (MC3) agencés pour alimenter ledit équipement électrique (EV) avec une quatrième tension issue de ladite deuxième tension en cas de réception d'un second signal. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de contrôle (MC1) sont agencés sous la forme d'un multiplexeur analogique. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite source secondaire (BS) est une pile. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite source secondaire (BS) est une batterie rechargeable, en ce qu'il comprend en outre des moyens de recharge (MR) agencés pour recharger ladite source secondaire (BS) à partir d'une cinquième tension, et en ce que lesdits deuxièmes moyens de contrôle (MC2) sont agencés pour alimenter lesdits moyens de recharge (MR) avec une cinquième tension issue de ladite première tension fournie par ladite batterie principale (BP), en cas de réception d'un premier signal. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce quelesdits deuxièmes moyens de contrôle (MC2) sont agencés sous la forme d'une combinaison de résistances et de transistors. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de contrôle (MC2) comprennent au moins une première résistance (R10) propre à recevoir ledit premier signal et un premier transistor (T1) comprenant une base connectée à ladite première résistance (R10), un émetteur délivrant ladite troisième tension et un collecteur. 7. Dispositif selon la combinaison des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens de contrôle (MC2) comprennent au moins une deuxième résistance (R11) propre à recevoir ledit premier signal, un deuxième transistor (T2) comprenant une base connectée à ladite deuxième résistance (R11), un émetteur délivrant ladite cinquième tension et un collecteur couplé audit émetteur du premier transistor (T1) via une troisième résistance (R12). 8. Equipement électrique (EV) pour un système comportant un réseau de communication (RC), une batterie principale (BP) fournissant une première tension et une source secondaire (BS) fournissant une deuxième tension, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications précédentes. 9. Système comportant un réseau de communication (RC), une batterie principale (BP) fournissant une première tension, une source secondaire (BS) fournissant une deuxième tension et au moins un équipement électrique (EV), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications 1 à 7. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule de type automobile. 12. Système comportant un réseau de communication (RC), une batterie principale (BP) fournissant une première tension, et une source secondaire (BS) fournissant une deuxième tension, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un équipement électrique (EV) selon la revendication 8. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule. 14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il constitue un véhicule de type automobile.