Brevet FR2983300A1 — publié le 20130531

SYSTEME DE MESURE D'UN COURANT DE CHARGE ET DE DIAGNOSTIC D'UNE ABSENCE DE CHARGE OU D'UNE SURCHARGE La présente invention concerne de façon générale les systèmes de 5 mesure d'un courant de charge utilisés en vue de diagnostiquer une absence de charge ou une surcharge dans un circuit électrique. Un domaine d'application non limitatif particulièrement concerné par la présente invention est celui du contrôle de l'éclairage et/ou de la signalisation dans les véhicules automobiles. Dans ce domaine, il est connu d'utiliser des 10 interrupteurs de puissance intelligents pour contrôler le bon fonctionnement des différents dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation (feux de route, de croisement ou de détresse, indicateurs de dépassement, feux stop...). De tels interrupteurs de puissance intelligents, connus sous différentes appellations telles que la marque déposée SmartMOS, la dénomination anglo- 15 saxonne Smart FET, ou l'acronyme IPS (Initiales anglo-saxonnes mises pour Intelligent Power Switch) intègrent une fonctionnalité de mesure des courants de charge et de diagnostic permettant de détecter d'une part, toute surcharge due à un court-circuit, et d'autre part, une absence de charge, due par exemple à un défaut dans la lampe utilisée ou à la déconnexion d'un fil 20 d'alimentation. La figure 1 illustre un schéma classique d'utilisation d'un interrupteur de puissance intelligent, symbolisé par la référence 1. Parmi les différents points d'entrée/sortie existant dans l'interrupteur, seuls ceux nécessaires à la compréhension ont été représentés sur la figure 1. Ainsi, les connexions BATT 25 et GND permettent de relier l'interrupteur 1 entre respectivement une source d'alimentation en tension continue, typiquement la batterie d'un véhicule (non représentée) via une liaison électrique 10, et un point formant potentiel de référence électrique. La connexion OUT permet d'établir une liaison électrique 11 de l'interrupteur intelligent 1 avec la charge ou les charges (non 30 représentées) qu'il contrôle. La connexion IS délivre le courant de charge Is mesuré par l'interrupteur intelligent 1. Enfin, la connexion IN reçoit d'un microcontrôleur 2 externe à l'interrupteur 1 des ordres dont la nature est fonction du diagnostic réalisé, comme par exemple un ordre de coupure de l'alimentation d'une charge en cas de détection d'une surcharge. En fonctionnement, le courant de charge Is est converti en une valeur de tension Vs grâce à l'utilisation d'une résistance 3 connectée électriquement entre la connexion IS et la référence électrique. Cette valeur de tension Vs est fournie à un module 20 de conversion analogique/numérique 20, intégré de préférence au microcontrôleur 2. Le microcontrôleur 2 peut alors comparer à tout moment la tension Vs à des valeurs seuils prédéfinies, et décider d'envoyer des ordres à l'interrupteur intelligent 1 en fonction des résultats de comparaison. Or, les dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation utilisés aujourd'hui peuvent être soit des lampes à incandescence, soit des diodes électroluminescentes ou LED, ce qui conduit à une dynamique très importante des courants susceptibles d'être mesurés par un même interrupteur intelligent. Typiquement, pour une lampe à incandescence de 21 Watts, avec un courant nominal de 2 Ampères, l'interrupteur intelligent doit pouvoir mesurer des courants allant jusqu'à 4 Ampères pour détecter un court-circuit, et pouvant descendre jusqu'à 50 mA dans le cas d'une absence de charge. En utilisant les interrupteurs de puissance intelligents actuellement disponibles sur le marché, dont la plupart ne disposent que d'une seule sortie de mesure de courant, il n'est pas possible d'avoir en entrée du convertisseur analogique/numérique 20 une valeur de tension suffisamment précise pour couvrir toute la dynamique. La présente invention a pour but de pallier l'inconvénient précédent en proposant un système permettant d'obtenir, à partir d'un même interrupteur intelligent, une mesure très précise du courant de charge, d'une part, pour les courants de valeurs faibles susceptibles d'être présents en cas d'absence de charge, et d'autre part, pour les courants de valeurs importantes reflétant une surcharge. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système de 30 mesure d'un courant de charge et de diagnostic d'une absence de charge ou d'une surcharge, comprenant un interrupteur de puissance intelligent apte à délivrer une mesure du courant de charge sur une sortie de courant, des moyens de conversion du courant de charge mesuré en une valeur de tension et un microcontrôleur apte à délivrer des ordres audit interrupteur de puissance intelligent fonctions de ladite valeur de tension, caractérisé en ce que lesdits moyens de conversion comprennent une première résistance et 5 une deuxième résistance connectées en série entre ladite sortie de courant et un potentiel de référence, et en ce que le système comporte en outre un circuit de contrôle apte à comparer la tension prélevée aux bornes desdites première résistance et deuxième résistance connectées en série à une valeur seuil prédéterminée et à court-circuiter automatiquement la première ou la 10 deuxième résistance lorsque la tension prélevée est supérieure à ladite valeur seuil. Selon d'autres caractéristiques possibles du système selon l'invention : - le circuit de contrôle est en outre apte à désactiver automatiquement le court-circuit sur la première ou la deuxième résistance lorsque la tension 15 prélevée est inférieure à ladite valeur seuil ; - le circuit de contrôle comporte par exemple un transistor MOS dont le drain et la source sont connectés respectivement aux bornes de la résistance à court-circuiter, et dont la tension grille-source correspond à ladite valeur seuil ; 20 - le circuit de contrôle pourra avantageusement comporter des moyens de protection contre une surtension, par exemple une association série d'une résistance de protection et d'une diode Zener, connectée en parallèle sur l'ensemble série composé de la première résistance et de la deuxième résistance et dont la borne commune est connectée électriquement à la grille 25 du transistor MOS. L'invention et les avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante d'un exemple de réalisation, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : 30 - la figure 1, déjà décrite, décrit un schéma classique d'utilisation d'un interrupteur intelligent à des fins de diagnostic du fonctionnement correct d'une charge ; - la figure 2 illustre un schéma fonctionnel d'utilisation de ce même interrupteur intelligent dans un système conforme à l'invention ; - la figure 3 représente la variation de la tension aux bornes des moyens de conversion en fonction du courant de charge mesuré pour 5 différentes plages de fonctionnement du système de la figure 2; - la figure 4 représente un mode de réalisation possible du système selon l'invention. Dans la suite de l'exposé, et pour en faciliter la compréhension, les 10 éléments communs à l'ensemble des figures portent les mêmes références. L'invention part du constat que la dynamique du courant à mesurer est certes large, mais que le système n'a besoin de mesurer précisément le courant que dans les valeurs basses d'une part, et dans les valeurs hautes d'autre part, de façon à pouvoir diagnostiquer respectivement une absence de 15 charge ou une surcharge. Forte de ce constat, l'invention propose un système qui permette d'adapter automatiquement la conversion en tension du courant de charge mesuré par l'interrupteur en fonction de la zone de fonctionnement du système dans laquelle on se trouve. Sur la figure 2, on retrouve les éléments classiques d'un système de 20 mesure d'un courant de charge et de diagnostic déjà décrits en référence à la figure 1. De manière différente, les moyens de conversion en tension du courant de charge mesuré Is ne sont pas constitués ici d'une résistance, mais de deux résistances 3 et 4 connectées en série entre la sortie IS de courant de l'interrupteur de puissance intelligent 1 et le potentiel de référence. De plus, le 25 système comporte un circuit de contrôle, représenté ici par un interrupteur 5 et un comparateur 6, ce circuit de contrôle étant apte à comparer la tension Vs prélevée aux bornes de l'association série des résistances 3 et 4 à une valeur seuil Vt prédéterminée et à court-circuiter automatiquement l'une ou l'autre des deux résistances 3 ou 4 lorsque la tension prélevée est supérieure à cette 30 valeur seuil Vt. Dans le cas de la figure 2, l'interrupteur 5 est connecté en parallèle de la résistance 4. C'est donc ici cette résistance 4 qui est court-circuitée lorsque la valeur de la tension sur la borne 6a du comparateur 6 est supérieure à la valeur seuil Vt sur la borne 6b de ce comparateur. Le circuit de contrôle 5, 6 désactive automatiquement le court-circuit lorsque la tension prélevée est inférieure à la valeur seuil Vt. Le circuit de contrôle selon l'invention permet de définir plusieurs 5 zones de fonctionnement visibles sur la figure 3 qui représente les variations de la tension Vs en fonction du courant de charge Is - une zone inférieure FMIN pour les valeurs faibles de courant Is, pour laquelle les deux résistances 3 et 4 sont utilisées pour convertir le courant de charge mesuré en la tension Vs, selon l'expression : 10 Vs = (R1+R2) x Is, dans laquelle R1 et R2 sont les valeurs respectives des résistances 3 et 4 - une zone supérieure FmAx pour les valeurs importantes de courant Is, pour laquelle la résistance 4 est en court-circuit, seule la résistance 3 étant utilisée pour convertir le courant de charge mesuré en la tension Vs, selon 15 l'expression : Vs = R1 x Is - une zone intermédiaire FINT non stable dans laquelle l'interrupteur 5 peut éventuellement osciller entre une position ouverte et fermée, sans incidence néanmoins sur le bon fonctionnement du système puisque cette 20 zone ne correspond pas à des situations critiques de surcharge ou d'absence de charge. La zone inférieure FMIN et la zone supérieure FmAx permettent d'augmenter la précision sur la conversion du courant de charge mesuré en une tension, et par conséquent sur le diagnostic d'une absence de charge ou 25 d'une surcharge. La figure 4 illustre un mode de réalisation possible d'un système conforme à la présente invention : Ici, le circuit de contrôle comporte un transistor MOS 7 dont le drain et la source sont connectés respectivement aux bornes de la résistance à court-circuiter, dans l'exemple, la résistance 4, et 30 dont la tension grille-source correspond à la valeur seuil Vt. On peut donc réaliser très simplement, à l'aide d'un unique composant, les fonctions de comparaison et de court-circuit précitées. Des moyens de protection contre une surtension sont de préférence prévus dans le circuit de contrôle. Ces moyens de protection comportent par exemple, comme indiqué sur la figure 4, l'association série d'une résistance de protection 8 et d'une diode Zener 9, connectée en parallèle sur l'ensemble série composé des deux résistances 3 et 4, et dont la borne commune est connectée électriquement à la grille du transistor MOS 7. L'invention est applicable dans tous les domaines dans lesquels le courant de charge mesuré par un interrupteur de puissance intelligent est susceptible d'appartenir à une plage de variation importante, en particulier pour le contrôle du bon fonctionnement d'un ou plusieurs dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile, ou d'un moteur. REVENDICATIONS1. Système de mesure d'un courant de charge et de diagnostic d'une absence de charge ou d'une surcharge, comprenant un interrupteur de puissance intelligent (1) apte à délivrer une mesure (Is) du courant de charge sur une sortie de courant, des moyens de conversion du courant de charge mesuré en une valeur de tension (Vs) et un microcontrôleur (2) apte à délivrer des ordres audit interrupteur de puissance intelligent fonctions de ladite valeur de tension (Vs), caractérisé en ce que lesdits moyens de conversion comprennent une première résistance (3) et une deuxième résistance (4) connectées en série entre ladite sortie de courant et un potentiel de référence, et en ce que le système comporte en outre un circuit de contrôle (5, 6 ; 7) apte à comparer la tension prélevée aux bornes desdites première résistance (3) et deuxième résistance (4) connectées en série à une valeur seuil (Vt) prédéterminée et à court-circuiter automatiquement la première (3) ou la deuxième résistance (4) lorsque la tension prélevée est supérieure à ladite valeur seuil (Vt). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (5, 6 ; 7) est apte à désactiver automatiquement le court- circuit sur la première (3) ou la deuxième résistance (4) lorsque la tension prélevée est inférieure à ladite valeur seuil (Vt). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de contrôle comporte un transistor MOS (7) dont le drain et la source sont connectés respectivement aux bornes de la résistance à court-circuiter, et dont la tension grille-source correspond à ladite valeur seuil (Vt). 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de contrôle comporte en outre des moyens (8, 9) de protection contre une surtension. 5. Système selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent l'association série d'une résistance de protection (8) et d'une diode Zener (9), connectée en parallèle sur l'ensemble série composé de la première résistance (3) et de la deuxième résistance (4) et dont la borne commune est connectée électriquement à la grille du transistor MOS (7).