Brevet FR2985614A1 — publié le 20130712

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation de commutation d'appareil de commande, notamment de véhicule automobile comportant un interrupteur commandé pour la liaison électrique entre une source d'énergie et un utilisateur, une première installation de mesure de l'intensité du courant traversant l'interrupteur, et une installation d'exploitation qui commande l'interrupteur en fonction de l'intensité du courant détectée. L'invention se rapporte également à un procédé de ges- tion d'une telle installation de commutation. Etat de la technique Pour commander les composants électriques/électro niques de véhicules automobiles, on utilise souvent des étages de puissance dans un appareil de commande pour alimenter les composants. Pour les systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, on utilise fréquemment des installations de chauffage pour, le cas échéant, décongeler l'agent de post-traitement des gaz d'échappement qui est gelé. Pour commander ce moyen de chauffage ou d'autres utilisateurs, on prévoit en général plusieurs installations de commutation comme étages de puissance dans l'appareil de commande. Les installations de commutation connues ont une réaction de courant, intégrée, consistant à détecter l'intensité du courant traversant l'interrupteur et d'actionner celui-ci en fonction de cette intensité. Si l'intensité du courant dans l'interrupteur est trop forte, la réaction de courant vers l'interrupteur commande celui-ci pour couper la liaison électrique. Pour cela, il est prévu une installation d'exploitation qui compare l'intensité du courant mesurée par l'installation de mesure avec une valeur limite et commande de façon correspondante l'interrupteur. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une installation de commutation du type défini ci-dessus caractérisée en ce qu'une installation de mesure de tension pour saisir la tension d'entrée de l'interrupteur, l'installation d'exploitation commandant l'interrupteur en fonction de la tension d'entrée détectée. L'installation de commutation selon l'invention a l'avantage d'exécuter d'une manière très rigoureuse la réaction d'intensité décrite ci-dessus et d'assurer toujours une surveillance de l'interrupteur. L'installation de commutation selon l'invention se carac- térise en ce qu'elle comporte une installation de mesure de tension dé- tectant la tension d'entrée de l'interrupteur et commandant celui-ci selon la tension d'entrée détectée. Ainsi, on surveille la tension d'entrée de l'interrupteur, ce qui permet de réaliser des mécanismes de sécurité supplémentaires. De façon préférentielle, le circuit d'exploitation com- mande l'interrupteur pour couper la liaison si la tension d'entrée saisie passe en dessous d'un seuil de tension prédéfini. Le seuil de tension prédéfini est choisi en fonction de la tension nécessaire pour assurer le fonctionnement de l'installation de commutation, en particulier la réac- tion de courant (réaction d'intensité). Une combinaison défavorable de la tension source et des résistances de puissance risque que la tension d'entrée de l'interrupteur en cas de défaut, par exemple en cas de court-circuit, s'effondre à un niveau tel que les fonctions internes et notamment la réaction d'intensité, décrite, ne puisse plus fonctionner correc- terrent. Dans ce cas, l'installation d'exploitation ne pourra plus mesurer correctement l'intensité du courant dans l'interrupteur et ne plus assurer la réaction d'intensité. Une intensité trop forte ne serait pas détectée dans ce cas. Selon le développement avantageux de l'installation de commutation, en cas de défaut, par exemple si la tension d'entrée est diminuée encore plus, l'interrupteur sera commandé pour couper la liaison et éviter des dommages consécutifs des utilisateurs à commander et de l'interrupteur, de la plaque de circuit et/ou des contacts d'enfichage. On évite notamment qu'un courant trop fort alimente l'utilisateur et qui pourrait produire par exemple une surcharge ther- mique de l'utilisateur, de l'interrupteur, de la plaque de circuit ou du contact de connexion. Selon un développement avantageux de l'invention, l'installation d'exploitation est formée de composant discret comme pro- cesseur, comme circuit intégré spécifique à une application (circuit ASIC) ou comme circuit intégré numérique (FPGA). Dans le cas d'une réalisation avec des composants discrets de l'installation d'exploitation, celle-ci comporte de préférence comme composants au moins deux comparateurs qui, en cas d'intensité trop forte ou de tension trop faible, commandent l'interrupteur pour couper la liaison ou couper l'interrupteur. De façon préférentielle, l'installation d'exploitation comporte une bascule bistable (bascule Flip-Flop) servant à couper de manière permanente l'interrupteur ou de couper la liaison jusqu'à ce qu'un signal de remise à l'état initial libère de nouveau le fonctionnement normal avec réaction de courant. De façon préférentielle, le circuit d'exploitation est relié au processeur pour que l'état actuel de l'installation d'exploitation soit transmis au processeur. Si le composant à commander ou la charge est protégé(e) par un fusible distinct par rapport à l'interrupteur ou à l'installation de commutation, on pourra également détecter la fusion de ce fusible par la réalisation avantageuse de l'installation de commutation du point de vue de l'installation de mesure de tension. De plus, la protection avantageuse contre une sous-tension pourra servir à éviter le rebranchement de l'installation de commutation ou de l'interrupteur en cas de faible tension de réseau. L'invention a également pour objet un procédé de gestion d'une installation de commutation d'un appareil de commande comportant un interrupteur pour commander la liaison électrique entre une source d'énergie et un utilisateur, on saisit l'intensité du courant dans l'interrupteur et en fonction de l'intensité saisie, on commande/actionne l'interrupteur. On surveille la tension d'entrée de l'interrupteur et on commande l'interrupteur en plus en fonction de la tension d'entrée saisie. Ce procédé a les avantages déjà développés ci-dessus pour l'installation de commutation. Le procédé se caractérise par la surveillance de la tension d'entrée et la commande de l'interrupteur en plus en fonction de la tension d'entrée fixe. De manière préférentielle, l'interrupteur est commandé pour couper la liaison si la tension d'entrée passe en dessous d'un seuil prédéfini qui aura été déterminé comme indiqué ci-dessus. De manière préférentielle, l'interrupteur est de nouveau commandé pour rétablir la liaison si la tension d'entrée dépasse une valeur minimale prédéfinie. Cela est assuré comme décrit ci-dessus, de préférence à l'aide d'une bascule bistable (Flip-Flop) ou d'une autre bascule bistable de sorte que l'interrupteur reste coupé jusqu'à ce qu'il soit de nouveau libéré par un signal de remise à l'état initial. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'une installation de commutation d'appareil de commande, notamment de véhicule automobile, représentée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre le schéma d'un premier exemple de réalisation d'une installation de commutation, la figure 2 montre un schéma d'un second exemple de réalisation de l'installation de commutation selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une installation de commutation 1 d'un appareil de commande 2 d'un système de post-traitement des gaz d'échappement d'un véhicule non détaillé. L'installation de commutation 1 comporte un commutateur commandé 3 qui relie ou coupe la liaison électrique entre une source d'énergie 4 et un utilisateur 5, no- tamment une installation de chauffage du système de post-traitement des gaz d'échappement. L'installation de commutation 1 comporte en outre une installation d'exploitation 6 et un processeur 7. L'installation d'exploitation 6 est reliée au processeur 7, à une installation de mesure 8 associée à l'interrupteur 3 ainsi qu'une installation de mesure de ten- sion 9 en amont de l'interrupteur 3. L'installation de mesure 8 saisit l'intensité du courant passant par l'interrupteur 3 lorsque la liaison électrique est établie. L'installation de mesure de tension 9 saisit la tension d'entrée de l'interrupteur 3. L'installation d'exploitation 6 et le processeur 7 sont respectivement reliés à une sortie de commande par un élément de combinaison 10 qui commande l'interrupteur 3 et est ainsi relié à l'entrée de signal de l'interrupteur 3. L'appareil de commande 2 est en outre relié à une source d'énergie 11 qui alimente l'appareil de commande avec la tension nécessaire. La figure montre également des résistances de ligne RL. L'installation de commutation 1 fonctionne comme suit : pour alimenter l'utilisateur 5 en courant, on ferme l'interrupteur 3 pour réaliser la liaison. Puis on détecte l'intensité du courant passant dans l'interrupteur 3 à l'aide de l'installation de mesure 8 et on applique le résultat à l'installation d'exploitation 6 qui compare l'intensité saisie à une intensité prédéfinie. Si l'intensité du courant saisie dépasse la va- leur prédéfinie, l'interrupteur 3 sera commandé pour couper la liaison et par exemple éviter la surchauffe de l'utilisateur 5, de l'interrupteur 3, d'une plaque de circuit de l'appareil de commande ou d'un commutateur. En particulier, si l'utilisateur est une installation de chauffage d'un système de post-traitement des gaz d'échappement, on risque une surcharge thermique de l'utilisateur 5 et de l'interrupteur 3. Cela se fait notamment indépendamment d'un circuit de courant de surcharge interne de l'interrupteur 3 qui n'agit que pour des intensités très fortes. En même temps, l'installation d'exploitation 6 surveille la tension d'entrée de l'interrupteur 3 par l'installation de mesure de ten- sion 9. Si la tension d'entrée descend en dessous d'une valeur limite prédéfinie, l'interrupteur 3 est également commandé pour couper la liaison. Pour récupérer ensuite l'intensité pour laquelle, comme décrit ci-dessus, le courant dans l'interrupteur 3 est saisi et est actionné en fonction de l'interrupteur 3, l'installation de commutation nécessite une tension minimale appliquée à son entrée. La combinaison défavorable de la tension de la source d'énergie 4, par exemple d'une batterie d'alimentation en tension et des résistances de ligne RL, est faite pour que la tension à l'entrée de l'installation de commutation 1 en cas de défaut, notamment en cas de court-circuit à la masse, soit coupée pour que les fonctions internes de l'installation de commutation 1, notamment la récupération du courant, ne fonctionne plus ou ne fonctionne plus correctement. Dans ce cas, l'interrupteur 3 ne peut plus être commandé pour couper la liaison si le courant dans l'interrupteur 3 était trop fort. L'installation de tension avantageuse 9 et l'exploitation de la tension saisie à l'aide de l'installation d'exploitation 6 est assurée pour éviter qu'un tel cas ne se produise. La valeur limite prédéfinie à laquelle on compare la tension d'entrée est choisie de manière corres- pondante pour que l'interrupteur 3 soit commandé pour couper la liai- son dès que la tension d'entrée n'est plus suffisante pour assurer les fonctions de l'installation de commutation 1, notamment la relecture de l'intensité. Si, sous l'effet de la charge, on associe à l'utilisateur 5 un fusible séparé 12 en amont de l'interrupteur 3, la fusion de ce fusible peut également se détecter par la mesure de la tension d'entrée faite par l'installation de mesure de tension 9. La protection de sous-tension décrite ci-dessus peut également servir de façon propre pour éviter de brancher l'interrupteur 3 si la tension du réseau embarqué est trop faible. La figure 2 montre une variante de réalisation de l'installation de commutation 1 dans laquelle l'installation d'exploitation 6 est réalisée principalement sous la forme de composants discrets. Les éléments connus selon la figure 1 portent dans ces conditions les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. Alors que dans l'exemple de réalisation précédent, l'installation d'exploitation 6 est réalisée de préférence sous forme de circuit intégré spécifique à l'application (circuit ASIC) ou comme circuit numérique intégré (FPGA), on a ici deux comparateurs 13, 14 qui doi- vent commander pour une intensité trop élevée ou une tension trop basse de l'interrupteur 3. Pour cela, le comparateur 13 est relié à l'installation de mesure 8 et le second comparateur 14 est relié à l'installation de mesure de tension 9. Les comparateurs 13, 14 sont reliés par une bascule Flip-Flop 15 qui coupe en permanence l'interrupteur 3 jusqu'à ce qu'un signal Reset SR est par exemple de nouveau libéré par le processeur 7. L'état actuel de l'installation d'exploitation 6 est également appliqué au processeur 7. La valeur de sortie de la bascule bistable Flip-Flop 15 est appliquée à une installation de verrouillage 16 en forme de semi-conducteur. Cette installation est elle-même reliée à un autre commutateur semi-conducteur 17 qui reçoit également comme tension de porte, le souhait de commutation prédéfini par le processeur 7. Les commutateurs 16 et 17 sont de préférence des transistors à effet de champ, par exemple des transistors MOSFET. Globalement, l'installation de commutation 1 et son pro- cédé de commande assurent de manière simple une sécurité évitant que des intensités trop fortes ne soient fournies à l'utilisateur 5 et en particulier pour garantir la relecture de l'intensité ou commander l'interrupteur 3 pour couper la liaison.10 NOMENCLATURE 1 Installation de commutation 2 Appareil de commande 3 Commutateur/interrupteur commandé 4 Source d'énergie 5 Utilisateur 6 Installation d'exploitation 7 Processeur 8 Installation de mesure 9 Installation de mesure de tension 11 Source d'énergie 12 Fusible séparé 13 Comparateur 14 Comparateur 15 Bascule bistable Flip-Flop 16 Installation de verrouillage/commutateur 17 Commutateur RL Résistance de ligne REVENDICATIONS1°) Installation de commutation (1) d'appareil de commande (2), no- tamment de véhicule automobile comportant : - un interrupteur commandé (3) pour la liaison électrique entre une source d'énergie (4) et un utilisateur (5), - une première installation de mesure (8) de l'intensité du courant traversant l'interrupteur (3), et - une installation d'exploitation (6) qui commande l'interrupteur (3) en fonction de l'intensité du courant détectée, Io installation caractérisée par - une installation de mesure de tension (9) pour saisir la tension d'entrée de l'interrupteur (3), l'installation d'exploitation (6) commandant l'interrupteur en fonction de la tension d'entrée détectée. 15 2°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation d'exploitation (6) commande l'interrupteur (3) pour couper la liaison si la tension d'entrée détectée passe en dessous d'un seuil de 20 tension prédéfini. 3°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation d'exploitation (6) est réalisée sous forme de composant dis- 25 cret (13, 14, 15), comme processeur (7), comme circuit intégré spéci- fique pour une application ou comme circuit intégré numérique. 4°) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 30 l'installation d'exploitation (6) comporte une bascule bistable Flip-Flop (15). 5°) Procédé de gestion d'une installation de commutation (1) d'un appareil de commande (2), selon l'une quelconque des revendications 1 à 4r 10 comportant un interrupteur (3) pour commander la liaison électrique entre une source d'énergie (4) et un utilisateur (5), on saisit l'intensité du courant dans l'interrupteur (3) et en fonction de l'intensité saisie, on commande/ actionne l'interrupteur (3), procédé caractérisé en ce qu' on surveille la tension d'entrée de l'interrupteur (3) et on commande l'interrupteur (3) en plus en fonction de la tension d'entrée saisie. 6°) Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interrupteur (3) est commandé pour couper la liaison si la tension d'entrée détectée passe en dessous d'un seuil prédéfini. 7°) Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interrupteur (3) est commandé pour rétablir la liaison seulement lorsque la tension d'entrée dépasse une valeur minimale prédéfinie. 8°) Procédé de gestion selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interrupteur (3) est commandé pour rétablir la liaison seulement lors de l'émission d'un signal de remise à l'état initial.25