Brevet FR3063843A1 — publié le 20180914

TITRE CIRCUIT ÉLECTRIQUE DE DÉCHARGE D'UNE CAPACITÉ, SYSTÈME ÉLECTRIQUE ET VÉHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN TEL CIRCUIT ÉLECTRIQUE DE DÉCHARGE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un circuit électrique de décharge d'une capacité, en particulier dans le domaine des véhicules automobiles électriques. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il est connu de prévoir une résistance connectée aux bornes d'une capacité alimentée par une source de haute tension. Ainsi, en cas de déconnexion de la source de haute tension, la capacité se décharge dans la résistance, afin de prévenir les chocs électriques qui pourraient survenir si un opérateur touchait la capacité. Cette solution présente comme inconvénient que l'élément de décharge passif consomme tout le temps du courant, y compris lorsque cela n'est pas souhaité c'est-à-dire lorsque la source de haute tension est connectée. Le brevet américain publié sous le numéro US 6 204 612 B1 décrit un circuit électrique de décharge d'une capacité, du type comportant : deux bornes d'interface auxquelles la capacité est destinée à être connectée et entre lesquelles une tension de capacité est destinée à être présente, un circuit électrique consommateur de courant connecté entre les deux bornes d'interface et conçu pour consommer un courant de décharge de la capacité, et - un circuit électrique de commande du circuit électrique consommateur de courant, le circuit électrique de commande étant 3063843 2 connecté entre les deux bornes d'interface de manière à recevoir la tension de capacité. Dans cette publication, le circuit électrique consommateur de courant est conçu pour être activé par le circuit électrique de commande afin de consommer 5 un courant de décharge sensiblement constant lorsque la capacité est déconnectée d'un module de puissance. Plus précisément, le module de puissance comporte un conducteur agencé pour court-circuiter un interrupteur commandé du circuit électrique de commande afin de désactiver le circuit consommateur de courant. Ainsi, lorsque le module de puissance est 10 déconnecté, le conducteur est détaché du circuit électrique de commande ce qui provoque l'activation du circuit électrique consommateur de courant. Cette solution présente comme inconvénient de nécessiter la présence d'un élément mécanique (le conducteur) du côté de la source de haute tension. L'invention a pour but de proposer un circuit électrique de décharge 15 permettant de remédier au moins en partie les inconvénients précédents. RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé un circuit électrique de décharge d'une capacité, du type précité, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande est conçu pour : 20 - lorsque la tension de capacité est supérieure à un seuil prédéfini, désactiver le circuit électrique consommateur de courant, et lorsque la tension de capacité entre les deux bornes d'interface est inférieur au seuil prédéfini, activer le circuit électrique consommateur de courant, 25 et en ce que le circuit électrique de commande est conçu pour être alimenté électriquement uniquement au travers des deux bornes d'interface. Grâce à l'invention, l'activation du circuit électrique consommateur de courant se produit lorsque la tension de capacité passe sous un seuil, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de prévoir d'élément mécanique externe pour activer 3063843 3 la décharge de la capacité. En outre, comme le circuit électrique de commande est alimenté électriquement uniquement au travers des bornes d'interface, il est alimenté par la capacité lorsque cette dernière n'est plus connectée à un dispositif fournisseur d'énergie. Ainsi, la fiabilité du circuit électrique de 5 décharge est améliorée. De façon optionnelle, le circuit électrique consommateur de courant comporte un premier transistor présentant une borne d'entrée de courant une borne de sortie de courant et une borne de commande, le courant de décharge étant destiné à traverser le premier transistor en entrant par la borne d'entrée 10 de courant et en sortant par la borne de sortie de courant, et le circuit électrique de commande est connecté à la borne de commande du transistor et conçu pour, d'une part, désactiver le circuit électrique consommateur de courant en ouvrant le transistor et, d'autre part, activer le circuit électrique consommateur de courant en fermant le transistor. 15 De façon optionnelle également, la borne de sortie de courant est connectée à la borne de commande afin de stabiliser le premier transistor. De façon optionnelle également, le circuit électrique consommateur de courant comporte une diode Zener connectée entre la borne de sortie de courant et la borne de commande afin de stabiliser le premier transistor. 20 De façon optionnelle également, le circuit électrique de commande comporte : - un deuxième transistor présentant une borne d'entrée de courant, une borne de sortie de courant et une borne de commande, la borne d'entrée de courant du deuxième transistor étant connectée à la borne de commande du premier transistor ; et - au moins une diode Zener connectée entre la borne de 25 commande du deuxième transistor et l'une des deux bornes d'interface. Il est également proposé un système électrique comportant : - une capacité ; - un circuit électrique de décharge de la capacité selon l'invention ; - un dispositif fournisseur d'énergie électrique présentant deux bornes d'alimentation et conçu pour fournir de l'énergie électrique par les deux bornes d'alimentation ; - un dispositif récepteur d'énergie électrique connecté aux deux 3063843 4 bornes d'interface et conçu pour recevoir l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique. De façon optionnelle, le dispositif fournisseur d'énergie électrique est conçu pour appliquer une tension d'alimentation continue. 5 De façon optionnelle également, la tension d'alimentation continue est supérieure à 60 V, de préférence supérieure à 300 V. De façon optionnelle également, une première des bornes d'interface est destinée à présenter un potentiel plus élevé que l'autre des bornes d'interface et la ou les diodes Zener sont connectées entre la borne de commande du 10 deuxième transistor et la première borne d'interface. De façon optionnelle également, le dispositif fournisseur d'énergie électrique comporte l'un parmi : un chargeur de batterie et une batterie. De façon optionnelle également, le dispositif récepteur d'énergie électrique comporte l'un parmi : une batterie et un onduleur. 15 Dans tout ce qui précède, le circuit électrique de décharge de la capacité peut être un circuit passif. Ce circuit électrique de décharge peut être alimenté électriquement uniquement au travers des deux bornes d'interface, en particulier par la capacité à décharger lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique n'est pas opérationnel. Ce circuit électrique de décharge peut par 20 ailleurs être dépourvu de tout composant informatique, c'est-à-dire de tout composant conçu pour exécuter un programme d'ordinateur, tel qu'un microcontrôleur ou un microprocesseur. Il est également proposé un véhicule automobile comportant un système électrique selon l'invention. 25 DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est un schéma électrique d'un système électrique comportant un circuit électrique, selon l'invention, de décharge d'une capacité. 3063843 5 La figure 2 est un chronogramme illustrant l'évolution au cours du temps d'une tension de capacité et d'un courant entrant dans le circuit électrique de décharge. La figure 3 est un schéma illustrant un véhicule automobile comportant 5 au moins un circuit électrique de décharge tel qu'illustré sur la figure 1. DESCRIPTION DÉTAILLÉE En référence à la figure 1, un système électrique 100 mettant en oeuvre l'invention va à présent être décrit. Le système électrique 100 comporte tout d'abord un dispositif 10 fournisseur d'énergie électrique 102 présentant deux bornes d'alimentation électrique Bc, BD. Le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 est conçu pour fournir de l'énergie électrique au travers des deux bornes d'alimentation électrique Bc, BD en appliquant une tension d'alimentation E entre elles. Par exemple, la tension d'alimentation E est sensiblement constante. En outre, dans 15 l'exemple décrit, la borne BD est connectée à une masse électrique du système électrique 100 et la borne Bc est destinée à se trouver à un potentiel positif de +E V par rapport à la borne BD. Le système électrique 100 comporte en outre un dispositif récepteur d'énergie électrique 104 connecté entre les bornes d'alimentation électrique Bc, 20 BD et conçu pour recevoir l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102. Le système électrique 100 comporte en outre une capacité C connectée entre les bornes d'alimentation électrique Bc, BD et conçue par exemple pour lisser la tension d'alimentation E. La capacité C présente une tension de capacité 25 uc à ses bornes, égale à la tension d'alimentation E lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 est opérationnel. Le système électrique 100 comporte en outre un circuit électrique de décharge 106 de la capacité C, destiné en particulier à décharger la capacité C 3063843 6 lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 n'est pas opérationnel, par exemple lorsqu'il est déconnecté. Le circuit électrique de décharge 106 comporte tout d'abord deux bornes d'interface BA, BB connectées aux bornes de la capacité C de manière à recevoir 5 la tension de capacité uc. Le circuit électrique de décharge 106 comporte en outre un circuit électrique consommateur de courant 108 connecté entre les bornes d'interface BA, B13. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique consommateur de courant 108 10 comporte un transistor Q1 présentant une borne d'entrée de courant Cl, une borne de sortie de courant El et une borne de commande Bi. Dans l'exemple décrit, le transistor Q1 est un transistor bipolaire présentant un collecteur, un émetteur et une base correspondant respectivement à la borne d'entrée de courant Cl, la borne de sortie de courant El et la borne de commande Bi. L'état 15 du transistor Ql, ouvert ou fermé, est défini par une tension de commande V1 présente entre la borne de commande B1 et la borne de sortie de courant El. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique consommateur de courant 108 comporte en outre une résistance R1 connectée entre la borne d'entrée de courant Cl et la borne d'interface BA. 20 Dans l'exemple décrit, le circuit électrique consommateur de courant 108 comporte en outre une résistance R2 connectée entre la borne de sortie de courant El et la borne d'interface BB. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique consommateur de courant 108 comporte en outre deux résistances R3, R4 connectées l'une à la suite de l'autre 25 entre la borne de commande B1 et la borne d'entrée de courant Cl. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique consommateur de courant 108 comporte en outre une diode Zener D1 connectée entre la borne de commande B1 et la borne d'interface B, de manière à stabiliser le transistor Ql. Le circuit électrique de décharge 106 comporte en outre un circuit 30 électrique de commande 110 du circuit électrique consommateur de courant 3063843 7 108. Le circuit électrique de commande 110 est connecté entre les deux bornes d'interface BA, B13. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique de commande 110 comporte un transistor Q2 présentant une borne d'entrée de courant C2, une borne de 5 sortie de courant E2 et une borne de commande B2. Dans l'exemple décrit, le transistor Q2 est un transistor bipolaire présentant un collecteur, un émetteur et une base correspondant respectivement à la borne d'entrée de courant C2, la borne de sortie de courant E2 et la borne de commande B2. L'état du transistor Q2, ouvert ou fermé, est défini par une tension de commande V2 entre la borne 10 de commande B2 et la borne de sortie de courant E2. Dans l'exemple décrit, la borne de sortie de courant E2 est connectée à la borne d'interface B13. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique de commande 110 comporte en outre une résistance R5 connectée entre la borne de commande B2 et la 15 borne de sortie de courant E2. La connexion entre la borne de commande B2 et la borne de sortie de courant E2 via la résistance R5 permet également de stabiliser le transistor Q2. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique de commande 110 comporte en outre une résistance R6 et au moins une diode Zener D3, D2 connectées les 20 unes à la suite des autres entre la borne de commande B2 et la borne de commande Cl. Les diodes Zener D3, D2 présentent une tension de claquage combinée égale à la somme des tensions de claquage individuelles des diodes Zener D3, D2. Dans l'exemple décrit, le circuit électrique de commande 110 comporte 25 en outre la résistance R1. Ainsi, le circuit électrique de commande 110 reçoit la tension de capacité uc qui est appliquée en particulier aux bornes de la résistance R1, des diodes Zener D3, D2 et des résistances R5 et R6. Par ailleurs, l'une ou plusieurs des résistances R1, R2, R3, R4, R5 et R6 est de préférence une résistance variant peu avec la température, par exemple 30 variant au plus de 100 millionièmes d'Ohms par degré Celsius entre 0° C et 150°C. 3063843 8 En référence à la figure 2, le fonctionnement du système électrique 100 va à présent être décrit. Initialement, le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 est opérationnel et applique la tension d'alimentation E, qui vaut 500 V dans 5 l'exemple décrit, entre ses bornes d'alimentation électrique Bc, BD. De manière générale, la tension d'alimentation E est une « haute tension-», c'est-à-dire, dans le domaine automobile, qu'elle vaut plus de 60 V, de préférence plus de 300 V. Ainsi, la capacité C est chargée à la tension d'alimentation E de sorte que la tension de capacité uc est égale à la tension d'alimentation E. 10 Cette tension de capacité uc est reçue par le circuit électrique de commande 110, de sorte que la tension aux bornes de la résistance R1, des diodes Zener D3, D2 et des résistances R5, R6 est égale à la tension d'alimentation E. Or, la tension de claquage combinée des diodes Zener D3, D2 est choisie 15 inférieure à la tension d'alimentation E, de sorte que les diodes Zener D3, D2 laissent passer un premier courant de fuite if s'écoulant depuis la borne BA jusqu'à la borne BB en passant dans les résistances R1, R6 et R5. Du fait du passage du courant de fuite if dans la résistance R5, la tension de commande V2 est non nulle, de sorte que le transistor Q2 est maintenu à 20 l'état fermé (passant). Le transistor Q2 court-circuite donc la résistance R3 et la diode Zener D1, de sorte que la tension de commande V1 est sensiblement nulle. Ainsi, le transistor Q1 est maintenu à l'état ouvert (non passant), de sorte que le circuit électrique consommateur de courant 108 est désactivé et que le 25 courant de décharge i est sensiblement nul. Par ailleurs, du fait que le transistor Q2 est fermé (passant) un deuxième courant de fuite if' s'écoule depuis la borne d'interface A jusqu'à la borne d'interface B en passant par la résistance R4. Ainsi, le courant ic entrant par la borne d'interface BA est égal à la somme 30 des courants de fuite if, if'. 3063843 À un instant to, le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 passe à l'état non opérationnel, en étant par exemple déconnecté du reste du système électrique 100. Ainsi, la capacité C se décharge, d'une part, dans les résistances R1, R5 et 5 R6 et les diodes Zener D3, D2, ainsi que, d'autre part, dans la résistance R4, de sorte que la tension de capacité uc diminue. Grâce à la stabilisation du transistor Q2, le courant de fuite if' est sensiblement constant (en fait, légèrement décroissant) ce qui permet une décharge assez rapide de la capacité C. 10 À un instant t1, la tension uc devient égale à la tension de claquage combinée des diodes Zener D3, D2 qui passent donc à l'état bloqué (non passant). Ainsi, le courant de fuite if passant dans la résistance R5 devient nul, de sorte que la tension de commande V2 devient nulle et que le transistor Q2 passe 15 à l'état ouvert (non passant). Ainsi, la borne de commande B1 reçoit le courant de fuite if' au travers des résistances Ri, R4 et R3 et la tension de commande V1 devient non nulle. Le transistor Q1 passe donc à l'état fermé (passant), de sorte que le circuit électrique consommateur de courant 108 est activé et qu'un courant de 20 décharge i non nul s'écoule de la borne BA à la borne BB au travers du transistor QI. Le courant de décharge i est beaucoup plus grand que le courant de fuite if' de sorte que le courant ic entrant par la borne d'interface BA est sensiblement égal au courant de décharge i. Par ailleurs, comme le transistor Q1 est stabilisé, le courant de décharge i 25 le traversant est sensiblement constant (en fait, légèrement décroissant) à un niveau nettement supérieure au courant de fuite if' entre l'instant tO et l'instant tl, ce qui permet une décharge très rapide de la capacité C. De préférence, les composants sont choisis pour que la capacité C soit déchargée à moins de 60 V en moins de 60 s (instant t2 sur la figure 2). 30 D'après ce qui précède, le circuit électrique de décharge 106, et donc chacun du circuit électrique consommateur de courant 108 et du circuit 3063843 10 électrique de commande 110, est un circuit passif ce qui signifie, d'une part, qu'il est conçu pour être alimenté électriquement uniquement au travers des deux bornes BA, BB, en particulier par la capacité C lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 n'est pas opérationnel et, d'autre part, qu'il 5 ne comporte aucun composant informatique, c'est-à-dire aucun composant conçu pour exécuter un programme d'ordinateur, tel qu'un microcontrôleur ou un microprocesseur. En référence à la figure 3, un véhicule automobile électrique 300 va à présent être décrit. 10 Le véhicule automobile électrique 300 comporte un chargeur 302 conçu pour être connecté à un réseau électrique et pour fournir une tension continue. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre une batterie haute tension 304 conçue pour être chargée par le chargeur 302. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre une capacité 15 Cl intercalée entre le chargeur 302 et la batterie haute tension 304. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre un onduleur 306 conçue pour fournir des tensions alternatives à partir de la tension continue de la batterie haute tension 304. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre une capacité 20 C2 intercalée entre la batterie haute tension 304 et l'onduleur 306. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre un moteur électrique 308 conçu pour être alimenté électriquement par l'onduleur 306 et pour entraîner des roues du véhicule automobile électrique 300. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre un 25 convertisseur continu-continu 310 conçu pour fournir une tension basse à partir de la tension haute fournie par la batterie haute tension 304. Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre une capacité C3 intercalée entre la batterie haute tension 304 et le convertisseur continu-continu 310. 30 Le véhicule automobile électrique 300 comporte en outre une batterie basse tension 312 conçue pour être chargée par le convertisseur continu- 3063843 11 continu 310. La batterie basse tension 312 sert par exemple à l'alimentation électrique d'accessoires du véhicule automobile électrique 300. Le circuit électrique de décharge 106 décrit en référence à la figure 2 peut être utilisé pour chacune des capacités C1, C2, C3. Ainsi, suivant la capacité 5 concernée, le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 comporte ainsi l'un parmi : le chargeur 302 et la batterie haute tension 304 et le dispositif récepteur d'énergie électrique comporte l'un parmi : la batterie haute tension 304, l'onduleur 306 et le convertisseur continu-continu 310. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit 10 précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées. Par exemple, l'une ou l'autre des résistances R1 et R2 pourrait être omise. 15 Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments du mode de réalisation décrit précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales. 20 En particulier, les termes de « véhicule automobile électrique » couvrent également le cas des véhicules automobiles hybrides, comportant à la fois un moteur électrique et un moteur thermique pour l'entraînement des roues. REVENDICATIONS1. Circuit électrique de décharge (106) d'une capacité (C), comportant : deux bornes d'interface (BA, BB) auxquelles la capacité (C) est destinée à être connectée et entre lesquelles une tension de capacité (uc) est destinée à être présente, - un circuit électrique consommateur de courant (108) connecté entre les deux bornes d'interface (BA, BB) et conçu pour consommer un courant de décharge (i) de la capacité (C), et un circuit électrique de commande (110) du circuit électrique consommateur de courant (108), le circuit électrique de commande (110) étant connecté entre les deux bornes d'interface (BA, BO de manière à recevoir la tension de capacité (uc), caractérisé en ce que le circuit électrique de commande (110) est conçu pour : lorsque la tension de capacité (uc) est supérieure à un seuil prédéfini, désactiver le circuit électrique consommateur de courant (108), et lorsque la tension de capacité (uc) entre les deux bornes d'interface (BA, BB) est inférieur au seuil prédéfini, activer le circuit électrique consommateur de courant (108), et en ce que le circuit électrique de commande (110) est conçu pour être 20 alimenté électriquement uniquement au travers des deux bornes d'interface (BA, BB). 2. Circuit électrique de décharge (106) selon la revendication 1, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte un premier transistor (Q1) présentant une borne d'entrée de courant (Cl) une borne de 25 sortie de courant (El) et une borne de commande (B1), le courant de décharge (i) étant destiné à traverser le premier transistor (Q1) en entrant par la borne d'entrée de courant (C1) et en sortant par la borne de sortie de courant (El), et dans lequel le circuit électrique de commande (110) est connecté à la borne de commande (B1) du transistor (Q1) et conçu pour, d'une part, désactiver le 3063843 13 circuit électrique consommateur de courant (108) en ouvrant le transistor (Q1) et, d'autre part, activer le circuit électrique consommateur de courant (108) en fermant le transistor (Q1). 3. Circuit électrique de décharge (106) selon la revendication 2, dans lequel 5 la borne de sortie de courant (El) est connectée à la borne de commande (B1) afin de stabiliser le premier transistor (Q1). 4. Circuit électrique de décharge (106) selon la revendication 3, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte une diode Zener (D1) connectée entre la borne de sortie de courant (El) et la borne de 10 commande (B1) afin de stabiliser le premier transistor (Q1). 5. Circuit électrique de décharge (106) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le circuit électrique de commande (110) comporte : un deuxième transistor (Q2) présentant une borne d'entrée de 15 courant (C2), une borne de sortie de courant (E2) et une borne de commande (B2), la borne d'entrée de courant (C2) du deuxième transistor (Q2) étant connectée à la borne de commande (B1) du premier transistor (Q1), et au moins une diode Zener (D3, D2) connectée entre la borne de commande (B2) du deuxième transistor (Q2) et l'une (BA) des deux bornes d'interface (BA, BB). 6. Circuit électrique de décharge (106) selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant un circuit passif. 7. Système électrique (100) comportant : une capacité (C), - un circuit électrique de décharge (106) de la capacité (C) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 3063843 14 un dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) présentant deux bornes d'alimentation (Bc, BD) et conçu pour fournir de l'énergie électrique par les deux bornes d'alimentation (Bc, BD), - un dispositif récepteur d'énergie électrique (104) connecté aux deux 5 bornes d'interface (BA, 13D) et conçu pour recevoir l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102). 8. Système électrique (100) selon la revendication 7, dans lequel le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) est conçu pour appliquer une tension d'alimentation (E) continue. 10 9. Système électrique (100) selon la revendication 8, dans lequel la tension d'alimentation (E) continue est supérieure à 60 V, de préférence supérieure à 300 V. 10. Système électrique (100) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel une première (BA) des bornes d'interface (BA, 113) est destinée à présenter un 15 potentiel plus élevé que l'autre (BD) des bornes d'interface (BA, Be) et dans lequel la ou les diodes Zener (D3, D2) sont connectées entre la borne de commande (B2) du deuxième transistor (Q2) et la première borne d'interface (BA). 11. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 7 à 20 10, dans lequel le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) comporte l'un parmi : un chargeur de batterie et une batterie. 12. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel le dispositif récepteur d'énergie électrique (104) comporte l'un parmi : une batterie et un onduleur. 25 13. Véhicule automobile (300) comportant un système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 7 à 12.