Brevet FR2967838A1 — publié le 20120525

Système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile L'invention est du domaine des systèmes d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile. Elle a pour objet un tel système d'alimentation ainsi qu'un procédé pour la mise en oeuvre d'un tel système d'alimentation. Le document FR 2,853,154 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) décrit un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs d'énergie électrique qui sont embarqués à bord d'un véhicule automobile. De tels organes consommateurs sont par exemple un démarreur, des organes de direction assistée, de frein électrique, etc... Le système d'alimentation comprend des moyens formant générateur d'énergie électrique et comportant un alternateur entraîné par un moteur électrique. La sortie de l'alternateur est raccordée par un réseau électrique à des premiers moyens de stockage d'énergie électrique, par exemple formés par une batterie de stockage. Le réseau électrique raccorde aussi la sortie du générateur d'énergie électrique à au moins un premier organe consommateur et à au moins un deuxième organe consommateur. Plus particulièrement, le premier organe consommateur est un organe consommateur permanent du véhicule tandis que le deuxième organe consommateur est un organe consommateur temporaire ou transitoire. Le second organe consommateur est raccordé au réseau électrique par l'intermédiaire de moyens formant une source d'énergie électrique auxiliaire. Cette dernière comporte des seconds moyens de stockage d'énergie électrique, un alternateur et des moyens de commutation. Les moyens de commutation sont pilotés par des moyens de commande pour permettre une charge des seconds moyens de stockage et un raccordement en série de ceux-ci avec le second organe consommateur, afin d'assurer son alimentation lors de certaines phases de vie du véhicule automobile. Par ailleurs, il est également possible de recharger les seconds moyens de stockage par l'intermédiaire d'un convertisseur DC/DC relié à ces derniers. Les moyens de commutation comportent un pont en H dont deux branches supérieures sont raccordées au réseau électrique et comportent chacune un organe commutateur à semi-conducteur commandable. L'une des branches inférieures est raccordée à la masse et comporte également un organe commutateur à semi-conducteur commandable tandis que l'autre des branches inférieures est raccordée au second organe consommateur. Dans le cas fréquent où les organes commutateurs à semi-conducteur commandable comprennent des transistors à effet de champ à grille isolée, tels que des Mosfets à canal N, qui sont montés en parallèle les uns aux autres, ces derniers sont susceptibles d'être détériorés par un profil de sollicitation en courant exceptionnel et/ou par un défaut obtenu lors du procédé de fabrication, tel qu'un défaut à l'intérieur d'une soudure d'un composant sur une carte électronique, et/ou un défaut présent à l'intérieur d'un des Mosfets à canal N. Dans ce cas, il en découle de manière préjudiciable une détérioration des Mosfets à canal N. Une liaison électrique entre les premiers moyens de stockage d'énergie électrique et le réseau électrique est interrompue, ce qui induit une perte de soutien-batterie, pour finalement annuler au moins partiellement une contribution de cette liaison électrique à une sécurisation du réseau électrique. Il en résulte que l'alternateur alimente seul le réseau électrique, ce qui induit une alimentation instable, notamment lors de l'activation de seconds organes consommateurs à fort gradient de courant. Aussi, des fonctions essentielles pour la sécurité du véhicule automobile sont potentiellement menacées, tels qu'une fonction de freinage ABS, une fonction ESP, une fonction DAE ou analogue, ce qu'il est souhaitable d'éviter. Le but de la présente invention est de proposer un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile qui est apte à empêcher une détérioration d'organes commutateurs à semi-conducteur commandable que comporte ledit système d'alimentation. Plus particulièrement, le but de la présente invention est de protéger les organes commutateurs à semi-conducteur commandable à l'encontre de variations de tension qui sont d'une amplitude comprise entre 1 V et 4V, préférentiellement entre 1,5V et 3V et d'une durée comprise entre quelques minutes et plusieurs dizaines de minutes. Un système de la présente invention est un système d'alimentation d'une pluralité d'organes consommateurs. Le système d'alimentation comprend au moins un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable, aux bornes duquel est appliquée une tension Vdiff, et au moins un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable. Selon la présente invention, le système d'alimentation comprend un dispositif de détection d'une altération du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable. Le dispositif de détection comprend préférentiellement un filtre passe-bas. Le dispositif de détection comprend préférentiellement un filtre passe-haut associé à un circuit de détection d'enveloppe. Le filtre passe-bas d'une part et le filtre passe-haut et le circuit de détection d'enveloppe d'autre part sont avantageusement montés en parallèle l'un de l'autre. Un procédé pour la mise en oeuvre d'un tel système d'alimentation est principalement reconnaissable en ce que le procédé comporte : - une étape de calcul d'une tension moyenne prise par la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-bas, - une étape de calcul d'une composante sinusoïdale de la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-haut et du circuit de détection d'enveloppe. Le procédé comporte préférentiellement une étape finale de mise en garde d'un utilisateur du véhicule automobile. Le procédé comporte avantageusement une étape terminale de fermeture du deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'un exemple de réalisation, en 10 relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique d'un système d'alimentation selon la présente invention. La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de sécurisation constitutif du système d'alimentation illustré sur la figure précédente. 15 Sur la figure 1, est représenté un système d'alimentation 1 en énergie électrique d'une pluralité d'organes consommateurs 2,3 d'une telle énergie qui équipent un véhicule automobile. Les organes consommateurs 2,3 sont notamment au moins un organe consommateur permanent 2, tel qu'un démarreur du véhicule 20 automobile ou analogue, et au moins un organe consommateur transitoire 3, tel qu'une installation de climatisation, un organe de direction assistée, un frein électrique, etc... L'organe consommateur permanent 2 est indispensable à la mise en marche du véhicule automobile alors que l'utilisation de l'organe consommateur transitoire 3 est accessoire et/ou temporaire. 25 Le système d'alimentation 1 forme un réseau électrique reliant entre eux les organes consommateurs 2,3 et comprenant d'autres éléments électriques. Schématiquement, le système d'alimentation 1 comprend une ligne principale 4 30 qui comprend successivement une alimentation externe 5, tel qu'un chargeur externe ou analogue, une batterie principale 6 du véhicule automobile ou analogue, une résistance principale 7 et l'organe consommateur permanent 2. La ligne principale 4 comprend un premier point de dérivation 8, situé entre l'alimentation externe 5 et la batterie principale 6, et un deuxième point de dérivation 9, situé entre l'organe consommateur permanent 2 et une masse 10. Une ligne de dérivation 11 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne de dérivation 11 comprend, schématiquement et successivement depuis le premier point de dérivation 8 jusqu'au deuxième point de dérivation 9, une résistance de dérivation 12, une inductance de dérivation 13 et l'organe consommateur transitoire 3. Une ligne secondaire 16 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne secondaire 16 comprend un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18, tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18 sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. Lesdits transistors 18 sont soumis à une tension Vdiff. Le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 est lui- même relié d'une part à un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 et à un stockeur d'énergie électrique 22 de type connu. Le stockeur d'énergie électrique 22 comprend par exemple une pluralité de super-condensateurs 23. Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est par exemple constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18', tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18' sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est relié à un point d'accroche 24 de la ligne secondaire 16 par l'intermédiaire d'une résistance 25 et d'une inductance de lissage 26. Le point d'accroche 24 est situé entre le premier point nodal 14 et le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. La présente invention propose d'équiper le système d'alimentation 1 d'un dispositif de détection 19 d'une altération du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17, un tel dispositif de détection 19 étant plus particulièrement visible sur la figure 2. Le dispositif de détection 19 comprend : - Un filtre passe-bas 27, indifféremment du premier ordre, du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur, - Un filtre passe-haut 29 précédant un circuit de détection d'enveloppe 30. Le filtre passe-bas 27 est apte à évaluer une tension moyenne 28 aux bornes du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. La tension moyenne 28 équivaut à zéro lorsque le premier organe commutateur à semi- conducteur commandable 17 est fermé et prend une valeur non-nulle lorsque le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 est détruit. Le filtre passe-haut 29 et le circuit de détection d'enveloppe 30 sont aptes à analyser une composante sinusoïdale 31 de la tension Vdiff, à l'intérieur d'une bande de fréquence compatible d'une boucle de régulation d'un alternateur, non représenté sur la figure, constitutif du stockeur d'énergie électrique 22. Ces dispositions sont telles que le dispositif de détection 19 est finalement propre à identifier une absence du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 pendant un laps de temps choisi. Il en découle une détection de la perte éventuelle de connexion entre les organes consommateurs 2,3 et la batterie principale 6. Ces dispositions permettent soit une mise en garde d'un utilisateur du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une interface homme-machine adéquate, soit une fermeture du deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 afin de mettre en série le stockeur d'énergie électrique 22 avec la batterie principale 6 et ainsi restaurer la connexion de masse. Plus particulièrement, le filtre passe-bas 27 est formé d'un couple résistance- capacité, le filtre passe-haut 29 est formé d'un couple capacité-résistance et le circuit de détection d'enveloppe 30 est formé d'un couple diode-capacité. Afin d'éviter des problèmes d'erreur de détection, la sortie des filtres susvisés 27,29 est ignoré dans le cas où le deuxième organe commutateur à semi- conducteur commandable 21 est en position fermée puisque dans ce cas, le courant électrique passe à travers le stockeur d'énergie électrique 22. Ces dispositions permettent, en cas de détérioration du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17, soit de mettre en évidence l'existence d'une tension moyenne non nulle obtenue en soustrayant à la tension aux bornes de l'alternateur la tension aux bornes de la batterie principale 6, soit de mettre en évidence l'existence la composante sinusoïdale 31 incluse dans les formes d'ondes de la tension Vdiff, y compris si la tension moyenne 28 est proche de zéro.20 REVENDICATIONS1.- Système d'alimentation (1) d'une pluralité d'organes consommateurs (2,3), le système d'alimentation (1) comprenant au moins un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable (17), aux bornes duquel est appliquée une tension Vdiff, et au moins un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable (21), caractérisé en ce que le système d'alimentation (1) comprend un dispositif de détection (19) d'une altération du premier organe commutateur à semi-conducteur commandable (17). 2.- Système d'alimentation (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de détection (19) comprend un filtre passe-bas (27). 3.- Système d'alimentation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de détection (19) comprend un filtre passe-haut (29) associé à un circuit de détection d'enveloppe (30). 4.- Système d'alimentation (1) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le filtre passe-bas (27) d'une part et le filtre passe-haut (29) et le circuit de détection d'enveloppe (30) d'autre part sont montés en parallèle l'un de l'autre. 5.- Procédé pour la mise en oeuvre d'un système d'alimentation (1) selon les revendications 2 et 3 ou selon la revendication 4, caractérisé en ce que le procédé comporte : - une étape de calcul d'une tension moyenne (28) prise par la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-bas (27), - une étape de calcul d'une composante sinusoïdale (31) de la tension Vdiff, à partir de la mise en oeuvre du filtre passe-haut (28) et du circuit de détection d'enveloppe (30). 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape finale de mise en garde d'un utilisateur du véhicule automobile. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce 5 que le procédé comporte une étape terminale de fermeture du deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable (21).