Brevet FR3007345A1 — publié le 20141226

DISPOSITIF DE VERROUILLAGE D'ORGANES ELECTRIQUES D'UN VEHICULE VIA UNE COMMUNICATION NUMERIQUE L'invention a trait au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un dispositif d'amélioration du système Interlock des véhicules électriques et hybrides. Par véhicule électrique ou hybride, on entend ici tout véhicule comportant un circuit électrique de puissance utilisable comme source d'énergie pour le tracter. On entend ici par organe du véhicule toute partie ou composant du véhicule remplissant une fonction déterminée. Par « système Interlock » ou « système à circuit de verrouillage », on entend ici tout système destiné à empêcher le fonctionnement d'un ou plusieurs éléments sous son contrôle, dès qu'une ou plusieurs condition(s) prédéfinie(s) n'est/ne sont pas remplie(s). A titre d'exemple non-limitatif, un moyen de verrouillage peut comprendre un moyen de contrôle à interrupteurs de plusieurs circuits électriques. En électronique automobile, un système Interlock comprend généralement un système à circuit de verrouillage incluant un organe considéré comme « maître » (ou master) qui génère une tension véhiculée par une ligne électrique de puissance, reliant différents organes et permettant la circulation de la tension dans ces derniers. Les organes qui ne sont pas le maître sont considérés comme des esclaves (ou slave). A titre d'exemples non limitatifs, une batterie de puissance peut être considérée comme organe maître, tandis qu'un chargeur, une boîte à fusibles, des moteurs électriques avant et arrière, un climatiseur, ou encore un compresseur peuvent être considérés comme organes esclaves. Une tension circule aussi via une ligne Interlock reliant chaque organe. De plus, chaque organe a la possibilité d'ouvrir cette ligne Interlock à l'aide d'un moyen de verrouillage, tel qu'un bloc interrupteur. La tension en bout de la ligne Interlock est par la suite mesurée par l'organe maître. Ainsi, l'organe maître peut détecter si un ou plusieurs organe(s) esclave(s) a/ont empêché la circulation du signal de tension à travers la ligne Interlock. En effet, l'ouverture d'un interrupteur peut ainsi indiquer la présence d'un ou plusieurs défauts sur un organe nécessitant sa mise en arrêt. L'existence des systèmes Interlock (c.-à-d. des systèmes de circuit de verrouillage) permet donc d'assurer la sécurité et la sûreté de fonctionnement des véhicules électriques et hybrides. La Figure 1 représente le fonctionnement général d'un système à circuit de verrouillage classique dans un véhicule automobile Le véhicule comporte au moins deux circuits électriques distincts, architecturés chacun autour de lignes 101 de faible puissance et de lignes 102 de forte puissance composées chacune d'au moins deux fils. Un circuit électrique de faible puissance, connecté aux lignes 101 de faible puissance, permet d'alimenter des organes des véhicules tels que les calculateurs électroniques. Les tensions associées sont généralement de l'ordre de 12V. Un circuit électrique de forte puissance, connecté aux lignes 102 de forte puissance, permet d'alimenter avec une puissance élevée (tensions associées de l'ordre de plusieurs centaines de volts) des organes du véhicule le nécessitant, typiquement le (ou les) moteur(s) électriques participant à la traction. L'un des deux fils de chacun des circuits de puissance peut être en partie formé de parties métalliques constitutives du véhicule. A titre d'exemple, le circuit de faible puissance peut fournir une tension 103 issue d'une batterie, référencée par rapport à la masse 104 « GND » du véhicule. Le système est constitué d'un organe maître 105 et d'organes esclaves 106_1,...,106_m, chaque organe comprenant un calculateur 107_1,..,107_m, 107_n, repérés sur la Figure 1 par des blocs « 1..1P ». Ces organes peuvent être de trois types : ils peuvent fournir de l'énergie au réseau de forte puissance, via une source d'énergie alternative 108_1 PWRi ou continue 108_2 PWRj ; ils peuvent consommer l'énergie du réseau de forte puissance, action symbolisée sur la Figure 1 via les blocs 109_1,..,109_n « PWR » comportant une impédance « Z1,..,Zn » ; ils peuvent permettre la coupure du réseau de forte puissance, par exemple à des fins sécuritaires, action représentée sur la Figure 1 sous la forme d'un double interrupteur 110. L'organe maître 105 fournit une tension aux organes esclaves 106_1,...,106_m, la tension circule via une ligne Interlock 111, et chaque organe a la possibilité d'ouvrir cette ligne Interlock 111 via un bloc interrupteur 112_1,..,112_m, 112_n (Switchs « SW »). Chaque organe esclave 106_1,...,106_m comprend un bloc interrupteur, et l'organe maître 105 lui-même peut comporter un bloc interrupteur sans que cela soit toujours nécessaire. Les blocs interrupteurs 112_1,...,112_m, 112_n peuvent à titre d'exemple être réalisés via des relais, des fusibles, des résistances à valeur variable en fonction de la température (thermistances) ou consister en la déconnexion de broches de connecteurs dans le cas de shunts. La coupure de la ligne Interlock 111 peut aussi par exemple résulter de l'ajout d'une résistance de valeur suffisante, à partir de la détection par l'organe maître 105 d'une certaine valeur seuil. La tension au bout de la ligne Interlock 111 est mesurée par l'organe maître 105 via le bloc de détection 113, qui va générer en sortie une information système tel un statut OK/NOK. Ce statut résulte d'une comparaison par rapport à un critère de référence. A titre d'exemple, le critère de référence peut consister en une valeur par défaut correspondant à la ligne Interlock ouverte. Cette valeur par défaut est une référence analogique, appliquée par exemple par une impédance 114 « Zdefault » à un potentiel de référence. Les calculateurs 107_1,...,107_m, 107_n permettent de commander les blocs 109_1,...,109_n PWR. Ces calculateurs permettent typiquement de stopper le fonctionnement des circuits électriques de puissance dont ils font partie, via les blocs interrupteurs 112_1,...,112_m, 112_n. A titre d'exemple, l'organe maître 105 peut être l'unique batterie de puissance alimentant les circuits de puissance des organes esclaves 106_1,...,106_m, et la coupure de la ligne Interlock 111 par le l'interrupteur SWn de l'organe maître 105 peut commander l'arrêt de cette alimentation. Plusieurs documents proposent déjà différents systèmes Interlock dont la réalisation correspond sensiblement à celle de la Figure 1 : le document FR 2 657 733 (AUTOMOBILES PEUGEOT CITROEN) décrit ainsi un dispositif de commande de l'alimentation électrique de plusieurs appareils électriques locaux d'un véhicule automobile, à partir d'une source centrale unique de courant ; le document JP S 60 226 793 (MITSUBISHI) décrit un système électrique pour véhicule, comprenant des dispositifs de détection de défaut qui engendrent un signal de fermeture de la puissance ; le document WO 2013/061391 (MITSUBISHI) décrit un système électrique qui permet, en cas de détection d'un défaut d'un premier mode, d'arrêter le moteur, ou, dans le cas d'un défaut d'un deuxième mode, un pilotage (temporaire avant arrêt selon le premier mode) du moteur à partir de signaux de régulation se substituant à ceux initialement délivrés par l'Unité Electronique en défaut. Cependant, les techniques connues souffrent d'un certain nombre de limites. En particulier, toute décision d'un organe de couper la ligne Interlock, en raison d'un défaut qui lui est propre, entraîne l'arrêt complet du système. Ainsi, un défaut au niveau d'un organe non-essentiel à la conduite du véhicule, tel la climatisation de l'habitacle, doit être soit ignoré, avec éventuellement des risques électriques associés, soit pris en compte par coupure de la ligne Interlock, mais cela entraîne l'arrêt d'organes essentiels de la chaîne du véhicule, par exemple ceux participant à la traction et/ou au freinage lorsque ces derniers font partie du système Interlock. Pour cette raison, il est souvent préférable de ne pas mettre en oeuvre de système Interlock. Un objectif est d'améliorer les systèmes à circuit de verrouillage (c.à.d. Interlock) existants. Un autre objectif est de permettre le fonctionnement ou l'arrêt de certains organes sans nuire à la sûreté de fonctionnement du véhicule. L'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un système à circuit de verrouillage d'organes électriques d'un véhicule automobile, ce véhicule incluant un organe maître configuré pour gérer une pluralité d'organes esclaves, chaque organe esclave étant pourvu d'un moyen 35 d'autodiagnostic permettant l'arrêt complet ou partiel de l'organe esclave correspondant, ce système comprenant un réseau numérique de communication reliant l'organe maître à la pluralité d'organes esclaves, de sorte que l'organe maître puisse avoir connaissance de l'état de chaque moyen d'autodiagnostic. Avantageusement, dans ce système, le réseau numérique de 5 communication est agencé de sorte que l'état du moyen d'autodiagnostic d'un premier organe esclave puisse être communiqué à un second organe esclave. Avantageusement, dans ce système, le réseau numérique de communication est un réseau d'interconnexion local. 10 Avantageusement, ce système comprend en outre, au moins un moyen de calibration d'un moyen d'autodiagnostic d'un organe esclave. L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect, à une méthode de verrouillage d'organes électriques d'un véhicule automobile, comprenant : 15 une étape de configuration d'un organe maître pour gérer une pluralité d'organes esclaves ; une étape de configuration d'un moyen d'autodiagnostic au niveau de chaque organe esclave pour détecter un défaut et permettre l'arrêt complet ou partiel de l'organe esclave correspondant ; 20 - une étape d'interconnexion d'un réseau numérique de communication reliant l'organe maître à la pluralité d'organes esclaves de sorte que l'organe maître puisse avoir connaissance de l'état de chaque moyen d'autodiagnostic. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 25 plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci- après de modes de réalisation préférés, laquelle est faite en référence à la figure 2 annexée qui est un diagramme fonctionnel d'un système à circuit de verrouillage embarqué dans un véhicule automobile. Comme nous le verrons, dans ce système, un réseau numérique de 30 communication remplace la ligne Interlock classique. Selon un mode de réalisation préféré, ce réseau numérique de communication comprend un réseau de communication de type LIN (réseau d'interconnexion local ou Local lnterconnect Network). Le système comprend deux circuits électriques distincts, 35 respectivement agencés atour d'une ligne 201 de faible puissance et d'une ligne 202 de forte puissance, composées chacune d'au moins deux fils. Un premier circuit électrique de faible puissance est connecté aux lignes 201 de faible puissance pour alimenter des organes du véhicule 5 ne nécessitant pas de forte puissance, tels que des calculateurs électroniques. Un deuxième circuit électrique, de forte puissance, est connecté aux lignes 202 de forte puissance pour alimenter avec une puissance élevée certains organes du véhicule requérant une telle puissance, tel 10 qu'un moteur électrique participant à la traction. Le circuit de faible puissance fournit une tension 203 issue d'une batterie, référencée par rapport à une masse 204 « GND » du véhicule. Le système comprend un organe maître 205 et des organes esclaves 206_i (avec où i et m sont des nombre entiers), 15 repérés sur la figure par les organes 206_1,...,206_m. Chaque organe 205 et 206_i, comprend de plus un calculateur 207_k et un bloc interrupteur 214_k (avec 1 rn-E1), repérés respectivement sur la Figure 2 par les blocs 207_1,..,207_m, 207_n « 1..1P » et par les switchs « SWk » 214_1,...,214_m, 214_n, l'indice n 20 repérant l'organe maître sur cette figure. Ces organes sont de trois types : ils peuvent fournir de l'énergie au réseau de forte puissance, via une source d'énergie alternative 208_1 PWRi ou continue 208_2 PWRj ; 25 - ils peuvent consommer l'énergie du réseau de forte puissance, via les blocs 209_k « PWR » comportant une impédance Zk avec 1 kr-n-E1, actions représentées sur la Figure 2 via les blocs 209_1,...,209_n ; ils peuvent permettre la coupure réseau de forte puissance, par 30 exemple à des fins sécuritaires, action matérialisée sur la Figure 2 par un double interrupteur 210. Dans ce mode de réalisation, la ligne Interlock se présente sous forme d'un réseau numérique de communication 211, par exemple normalisé de type réseau d'interconnexion local LIN (Local lnterconnect 35 Network) de type mono maître/multi-esclave. Le pilotage et la détection analogique spécifiques au niveau de l'organe maître 205 sont ainsi remplacés par des opérations numériques. Concrètement, l'organe maître 205 inclut un dispositif de communication de type « maître » 212, tel un « LIN Master ». De même, un dispositif de communication numérique est intégré à chaque organe esclave 206_i. concrètement, chaque organe esclave 206_i inclut un dispositif de communication de type « esclave » 213_i avec mkik1 tel un « LIN Slave ». Chaque bloc interrupteur 214_k est associé à un organe et peut fournir de l'information sur son état au calculateur 207_k associé dans le même organe. A titre d'exemple non-limitatif, la prise en charge des blocs interrupteurs 214_k peut être réalisée par des entrées analogiques de microcontrôleurs. Le réseau numérique de communication 211 permet aux différents organes de se communiquer mutuellement l'état des blocs interrupteurs 214_k. Chaque organe esclave 206_i communique notamment l'état de son propre bloc interrupteur 214_k à l'organe maître 205, via les dispositifs de communications 213_i et 212 assurée par le réseau numérique de communication 211. Il en résulte que l'organe maître 205 peut avoir connaissance de l'état de chaque bloc interrupteur 214_k (ou plus généralement, de chaque moyen d'autodiagnostic 214_k) de façon permanente. De même, chaque organe esclave 206_i peut être informé de l'état d'un autre organe esclave, via le réseau numérique de communication 211. Selon un mode de réalisation, des impédances 215_k « Zdefault,k » associées à un potentiel électrique de référence, peuvent être intégrées à chacun des organes 205,206_i, afin de définir un état par défaut pour chaque bloc interrupteur 214_k ouvert. Ces impédances sont référencées sur la Figure 2 par les numéros 215_1,...,215_m, 215_n. Chaque impédance 215_k « Zdefault,k » permet de calibrer indépendamment son bloc interrupteur 214_k correspondant dans le même organe, puisque celle-ci définit un état par défaut pour son interrupteur 214_k ouvert. Le système apporte donc des possibilités de calibration indépendantes des blocs interrupteurs 214_k « SWk ». Il en résulte une augmentation du nombre potentiel d'organes dans un même réseau de communication. Avantageusement, le système décrit permet un fonctionnement en mode dégradé. Ainsi, un défaut affectant un organe non essentiel pour la conduite, tel que la climatisation de l'habitacle, peut être pris en compte, par exemple par le lancement d'une alarme vers un organe et/ou le conducteur, sans entraîner l'arrêt d'organes essentiels du véhicule, tels que ceux participant à la traction et/ou au freinage. A titre d'exemple l'organe maître 205 communique en sortie une information système 216 tel un statut OK/NOK. Ce fonctionnement n'empêche cependant pas le système de prendre en compte un défaut affectant un organe essentiel, nécessitant l'arrêt complet dudit système (par exemple en raison d'un risque d'incendie). Selon un mode de réalisation, une méthode de planification ou « scheduling » peut être mise en oeuvre. Cette méthode peut comprendre la transmission périodique, via le réseau numérique de communication 211, d'une ou plusieurs trames à destination de chaque calculateur 207_k. Dans un mode de réalisation, une même trame peut concerner simultanément une pluralité de calculateurs 207_k, voire l'ensemble des calculateurs des organes esclaves connectés au réseau numérique de communication 211. La non-réception des trames attendues, passé un instant seuil, peut alors être décrétée comme témoignant de l'existence d'un défaut affectant un ou plusieurs organes. La mise en oeuvre de cette méthode permet donc d'atteindre le niveau de sûreté de fonctionnement escompté. Dans un autre mode de réalisation, les différents organes 205,206_i peuvent comporter un ou plusieurs dispositifs d'autodiagnostic, éventuellement de type différents, ajoutés à un ou plusieurs interrupteurs 214_k ou en remplacement de ce(s) dernier(s). On entend ici par autodiagnostic la vérification d'une information concernant un organe par ce même organe, typiquement la vérification des tensions, courants, températures ou pressions dans cet organe. L'état du moyen d'autodiagnostic dépend du résultat de cette vérification (par exemple, le moyen d'autodiagnostic est en circuit ouvert/fermé, change d'état/valeur, émet/affiche un signal/message). Ainsi, de manière plus générale, tout bloc interrupteur 214_k dans un organe peut être remplacé par un moyen d'autodiagnostic 214_k, permettant l'arrêt complet ou partiel dudit organe. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures, des sources alternatives de puissance (référencés par les blocs PWR 208_1 et 208_2), peuvent être prévues : électronique de puissance, chargeur, boîte à fusibles, alternateur, convertisseur, par exemple de type DC/DC. Selon un mode de réalisation, le circuit à faible puissance de l'invention peut être réalisé localement dans un ou plusieurs organes, à partir d'une alimentation de forte puissance. Par ailleurs, chaque organe selon l'invention peut traiter les informations, par exemple des trames, en provenance d'autres organes et en déduire un mode de fonctionnement adapté. En outre, les blocs interrupteurs 214_k peuvent être réalisés de différentes manières, par exemple via des relais, des fusibles, des résistances à valeur variable en fonction de la température (thermistances) ou encore des shunts. Selon un mode particulier de réalisation, un ou plusieurs blocs interrupteurs 214_k peuvent être mis en oeuvre par des capteurs de température tels que des résistances à coefficient de température positif (CTP), par exemple localisés au niveau de connecteurs pour en détecter l'échauffement anormal (pour illustrer cette technique on pourra se reporter au document FR 2 968 475 (AUTOMOBILES PEUGEOT CITROEN). Plusieurs réseaux numériques de communications 211 peuvent être installés dans un même véhicule. De même, un ou plusieurs réseaux numériques de communication 211 peuvent être mis en communication avec un ou plusieurs autres réseaux de communication du véhicule. Les calculateurs 207_k peuvent notamment réaliser une fonction de passerelle entre le ou les réseaux numériques de communication 211 ainsi qu'avec les différents autres réseaux du véhicule. L'architecture qui vient d'être décrite permet de procéder à un arbitrage des défauts affectant les organes, et un fonctionnement fiable en mode dégradé. Pour autant, cette architecture garantit la sécurité du véhicule, en permettant de commander l'arrêt d'organes vitaux lorsque ceux-ci sont affectés de défauts graves. En outre, lorsque l'architecture qui vient d'être décrite est adossée à un réseau unifilaire (avec potentiel de référence) comme par exemple le LIN, elle permet d'économiser une ligne filaire par rapport aux systèmes Interlock connus qui comportent en général plusieurs fils. D'une manière générale, l'architecture décrite ci-dessus permet d'améliorer la fiabilité et la sûreté de fonctionnement du véhicule, grâce au remplacement d'une information analogique binaire simple par une information numérique plus complète et moins sujette aux 15 perturbations. REVENDICATIONS1. Système à circuit de verrouillage d'organes électriques d'un véhicule automobile incluant un organe maître (205) configuré pour gérer une pluralité d'organes esclaves (206_i), chaque organe esclave (206_i) étant pourvu d'un moyen d'autodiagnostic (214_k) permettant l'arrêt complet ou partiel dudit organe esclave (206_i) correspondant, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend un réseau numérique de communication (211) reliant l'organe maître (205) à ladite pluralité d'organes esclaves (206_i) de sorte que l'organe maître puisse avoir connaissance de l'état de chaque moyen d'autodiagnostic (214_k). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le réseau numérique de communication (211) est agencé de sorte que l'état du moyen d'autodiagnostic (214_k) d'un premier organe esclave (206_i) puisse être communiqué à un second organe esclave. 3. Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le réseau numérique de communication (211) comprend un dispositif de communication numérique au niveau dudit organe maître (205) et au niveau de chacun desdits organes esclaves (206_i), ces dispositifs de communication numérique étant configurés pour envoyer et/ou recevoir au moins une trame via le réseau numérique de communication (211). 4. Système selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de communication numérique (212) au niveau de l'organe maître (205) est configuré pour envoyer périodiquement une trame à destination d'au moins un dispositif de communication numérique (213_i) d'un organe esclave (206_i) pour avoir connaissance de l'état du moyen d'autodiagnostic (214_k) dudit organe esclave. 5. Système selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de communication numérique (212) au niveau de l'organe maître (205) est configuré pour diffuser périodiquement une trame à destination des dispositifs de communication numérique (213_i), respectivement, des organes esclaves (206_i) pour avoir connaissance de l'état de chacun des moyens d'autodiagnostic (214_k). 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau numérique de communication (211) est un réseau d'interconnexion local. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un moyen de calibration d'un moyen d'autodiagnostic (214_k) d'un organe esclave (206_i). 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le moyen de calibration est une impédance associée à un potentiel électrique de référence. 9. Système selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel le moyen d'autodiagnostic (214_k) est une résistance à coefficient de température positif. 10. Méthode de verrouillage d'organes électriques d'un véhicule automobile, comprenant : une étape de configuration d'un organe maître (205) pour gérer une pluralité d'organes esclaves (206_i) ; une étape de configuration d'un moyen d'autodiagnostic (214_k) au niveau de chaque organe esclave (206_i) pour détecter un défaut et permettre l'arrêt complet ou partiel dudit organe esclave (206_i) correspondant ; une étape d'interconnexion d'un réseau numérique de communication (211) reliant l'organe maître (205) à ladite pluralité d'organes esclaves (206_i) de sorte que l'organe maître puisse avoir connaissance de l'état de chaque moyen d'autodiagnostic (214_k).