Brevet FR3064416A1 — publié le 20180928

Dispositif de décharge d'un réseau haute-tension pour un véhicule automobile La présente invention se rapporte à un dispositif de décharge d'un réseau haute-tension pour un véhicule automobile. Dans le domaine des véhicules automobiles électriques ou hybrides, les machines électriques sont alimentées par un réseau électrique haute-tension comprenant des onduleurs et des batteries d'accumulateurs électrique. Lorsque le véhicule subit un accident brusque, aussi appelé crash, il est alors nécessaire de décharger rapidement ce réseau haute-tension (HT) afin d'éviter des électrocutions ou un échauffement important pouvant conduire à la combustion du véhicule automobile. A cet effet, il est connu d'installer dans le véhicule automobile un détecteur de collision (calculateur d'airbag) apte à détecter la survenance d'un événement susceptible de porter atteinte à l'intégrité du véhicule automobile et à émettre un signal de détection de crash. Ce signal est ensuite traité par l'onduleur pour lancer la décharge. Cet onduleur est généralement alimenté par le réseau électrique basse-tension du véhicule automobile, associé à la batterie de service. En temps normal, en fin de mission, la décharge du réseau HT est effectuée par l'onduleur dans la machine électrique. Or, dans un véhicule automobile électrique, l'intégrité du réseau électrique basse-tension n'est pas assurée en cas de collision, contrairement au réseau électrique haute-tension. En particulier, la fenêtre temporelle entre la réception d'une information de détection d'un crash et la perte potentielle des signaux du réseau basse- tension, dont l'alimentation 12V, est très courte, de l'ordre d'une dizaine de ms. Or, ce temps n'est pas suffisant pour décharger le réseau électrique haute-tension car les dispositifs habituellement utilisés à ces fins ne permettent pas de dissiper tant d'énergie dans un temps court pour des raisons de tenue thermique des composants Aussi, il est nécessaire de s'assurer que la décharge du réseau électrique haute-tension se poursuive même si le réseau électrique basse-tension est endommagé. 3064416 2 A cet effet, on connaît notamment le document US 2011/0057627 qui décrit un dispositif de décharge d'un réseau haute-tension comprenant une résistance à Coefficient de Température Positif (aussi connu sous l'abréviation de résistance CTP) et un interrupteur commandé de type MOSFET de 5 puissance. Le MOSFET comprend une grille directement reliée au réseau haute-tension. La résistance CTP permet, sans surchauffe excessive, de réguler la décharge du réseau haute-tension, notamment en cas de décharge lorsque les relais de batteries sont restés fermés. Cependant, cette solution est protégée et ne présente pas un fonctionnement optimal, en particularité en ce 10 qui concerne sa commande. Aussi, il existe le besoin d'un dispositif de décharge d'un réseau électrique haute-tension d'un véhicule automobile relativement simple, robuste et simple à commander. On propose un dispositif de décharge d'un réseau électrique haute- 15 tension pour un véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un circuit d'abaissement actif de la tension du réseau électrique haute-tension, adapté pour provoquer l'abaissement de la tension du réseau électrique haute-tension lorsque ledit circuit d'abaissement actif est alimenté par un contrôleur d'alimentation ou un régulateur linéaire. 20 Le dispositif comprend un organe de commande conformé de telle sorte que lorsqu'il reçoit en entrée un signal de commande, il émette en sortie une impulsion d'activation ; une bascule asynchrone apte à être déclenchée par ladite impulsion d'activation, et à émettre, lorsqu'elle est déclenchée, un signal de décharge ; 25 ledit contrôleur d'alimentation ou un régulateur linéaire étant adapté pour dériver dudit réseau haute-tension et pour recevoir ledit signal d'activation de décharge, de sorte qu'il délivre une tension tant qu'il reçoit ledit signal d'activation de décharge. Ainsi, la bascule asynchrone permet d'assurer le fonctionnement du circuit 30 d'abaissement actif de la tension du réseau haute-tension lorsqu'un signal de commande est reçu, et ce tant que le réseau haute-tension présente une tension suffisante. 3064416 3 De cette manière, dans un véhicule automobile, ce dispositif permet d'assurer la décharge du réseau haute-tension indépendamment du réseau électrique alimenté par la batterie de service. Avantageusement et de manière non limitative, ledit contrôleur 5 d'alimentation ou régulateur linéaire convertit une tension d'entrée du réseau haute-tension en une tension de sortie inférieure ou égale à 10V. Avantageusement et de manière non limitative, l'organe de commande comprend un transformateur de tension. Ainsi, l'organe de commande par son isolation galvanique permet d'obtenir une émission d'une impulsion d'activation 10 relativement sécurisée. Avantageusement et de manière non limitative, le transformateur est alimenté par une alimentation dérivant d'une alimentation basse-tension. En particulier le transformateur est alimenté par un réseau dérivant du réseau basse-tension alimenté par la batterie de service du véhicule 15 automobile, via un onduleur de tension, transformant une tension de 12V, qui est la tension de service d'un véhicule automobile, en une tension de 5V. Avantageusement et de manière non limitative, le dispositif comprend en outre un organe de réinitialisation, adapté pour recevoir un signal de réinitialisation et pour émettre une impulsion de réinitialisation, 20 ladite bascule asynchrone étant conformée pour recevoir ladite impulsion de réinitialisation, et, lorsqu'elle reçoit ladite impulsion de réinitialisation, pour stopper l'émission dudit signal d'activation de décharge. Ainsi, on peut de manière relativement simple commander l'arrêt de la décharge du réseau haute-tension du véhicule automobile. 25 L'invention concerne aussi un système électrique d'un véhicule automobile comprenant une machine électrique de traction, un réseau électrique haute-tension pour alimenter ladite machine électrique de traction, un dispositif de décharge tel que décrit précédemment, apte à abaisser la tension du réseau électrique haute-tension ; et 30 un ensemble de sécurité adapté pour délivrer un signal de commande en entrée dudit dispositif de décharge. En particulier, ledit ensemble de sécurité comprend : 3064416 4 un dispositif de détection de chocs adapté pour émettre un signal de détection lorsque le véhicule subit un choc, un bus de communication apte à transmettre ledit signal détection, et un onduleur apte à recevoir ledit signal de détection transmis par le bus de 5 communication et à transmettre audit dispositif de décharge ledit signal de commande. En particulier, ledit onduleur alimente électriquement ledit organe de commande du dispositif de décharge. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un 10 système électrique tel que décrit précédemment. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention en référence à la figure 1. Un véhicule automobile, par exemple un véhicule automobile hybride ou 15 électrique, comprend un système électrique 1 comportant un réseau électrique haute-tension 2, ici un réseau électrique délivrant une tension de sensiblement 400V, pour alimenter une machine électrique de traction non représentée, un ensemble de sécurité 4 et un dispositif de décharge 3 apte à abaisser la tension du réseau haute-tension 2. 20 Le système électrique 1 comprend aussi un réseau électrique basse- tension primaire, aussi appelé réseau de service, fonctionnant à une tension continue de 12V, non représenté. L'ensemble de sécurité 4 comprend un dispositif de détection de chocs 40, alimenté par le réseau électrique basse tension primaire, un bus de 25 communication 42, et un onduleur 41 Le dispositif de détection de chocs 40 est adapté pour détecter un choc violent subit par le véhicule automobile, aussi appelé crash, et pour émettre sur le bus de communication 42, un signal de détection de crash. Le bus de communication 42 est ici un bus Controller Area Network, 30 mieux connu sous l'abréviation de bus CAN. L'onduleur 41 communique aussi sur le bus de communication 42 de sorte qu'il est apte à recevoir le signal de détection de crash. 3064416 5 Lorsque l'onduleur 41 reçoit le signal de détection de crash, il délivre en entrée du dispositif de décharge 3 un signal de commande 43, pour commander le début de la décharge du réseau haute-tension 2. En parallèle, l'onduleur 41 délivre en permanence au dispositif de 5 décharge 3 une tension continue 44 de 5V, convertie à partir du réseau électrique basse-tension primaire de 12V du véhicule automobile. Le dispositif de décharge 3 comprend un organe de commande 31 adapté pour recevoir le signal de commande 43 émis par l'onduleur 41. L'organe de commande 31 est ici un transformateur de tension 31 à 10 isolation galvanique. Le transformateur 31 est alimenté au primaire par la tension continue 44 de 5V délivrée par l'onduleur 41. Le transformateur 31 émet, lorsqu'il reçoit en entrée le signal de commande 43 de l'onduleur 41, une impulsion de décharge 32. 15 Cette impulsion de décharge 32 est transmise en entrée 35 d'une bascule asynchrone 33, aussi abrégé en bascule 33, aussi connue sous le nom de verrou 33, et plus connue sous le nom anglophone de latch 33. Une telle bascule 33 peut être réalisée soit par des circuits intégrés, soit par deux transistors avec un montage spécifique. 20 Cette bascule 33 est un circuit électronique permettant de mémoriser un état. Aussi, la sortie 34 de la bascule 33 passe à l'état haut dès qu'une impulsion de décharge 32 est observée en entrée 35. Cependant, même si l'entrée 35 de la bascule 33 repasse à l'état bas, la sortie 34 reste à l'état haut. 25 Ainsi, même si les moyens d'alimentation du réseau électrique basse- tension primaire ne permettent plus d'alimenter l'onduleur 41, et donc ne permettent plus de fournir la tension continue 44 de 5V en entrée du dispositif de décharge 3 ni le signal de commande 43, la bascule 33 assure de maintenir un signal de sortie à l'état haut, dès lorsqu'elle a reçu une seule fois l'impulsion 30 de décharge 32 en entrée 35. Le signal émis par la sortie 34 de la bascule 33 est appelé signal d'activation de décharge lorsqu'il est à l'état haut. 3064416 6 Ainsi, la bascule asynchrone 33 est adaptée pour être déclenchée par l'impulsion d'activation 32, et à émettre en sortie 34, une fois déclenchée, un signal d'activation de décharge. Ce signal d'activation de décharge en sortie 34 de la bascule 33 est alors 5 maintenu de manière permanente. Le signal d'activation de décharge est transmis pour commander une alimentation électrique basse-tension secondaire 37. Cette alimentation électrique basse-tension secondaire 37 est ici un régulateur linéaire 37. 10 Le régulateur linéaire 37 est un circuit permettant de générer une tension de sortie, par exemple de 10V, à partir d'une autre tension, ici une tension du réseau électrique haute-tension 2, d'environ 400V. Le régulateur linéaire 37 peut être réalisé par une diode Zener et un transistor à effet de champ à grille isolée (plus connu sous le nom de MOSFET) 15 Ce régulateur linéaire 37 est activé par la sortie 34 de la bascule 33. Autrement dit, lorsque la sortie 34 de la bascule 33 est à l'état haut, et délivre donc le signal d'activation de décharge, le régulateur linéaire 37 délivre une tension de sortie. A contrario, lorsque la sortie 34 de la bascule 33 est à l'état bas, le 20 régulateur linéaire 37 ne délivre plus aucune tension de sortie. La tension de sortie du régulateur linéaire 37 est transmise à un circuit d'abaissement actif 38 de la tension du réseau haute-tension 2. Le circuit d'abaissement actif 38, peut être par exemple réalisé à partir d'une résistance et d'un transistor en série, en particulier un transistor bipolaire 25 à grille isolée de puissance, aussi connu sous l'abréviation d'IGBT de puissance. Aussi, la tension de sortie du régulateur linéaire 37 est reliée à la grille de l'IGBT du circuit d'abaissement actif 38, de sorte que lorsque la tension de sortie du régulateur linéaire 37 est non-nulle, l'IGBT est fermé et la résistance 30 va abaisser la tension du réseau haute-tension 2, par exemple en moins de 3 secondes, sous une tension de 60V. 3064416 7 Cependant, lorsque la tension de sortie du régulateur linéaire 37 est nulle, l'IGBT est ouvert aucune décharge du réseau électrique haute-tension 2 ne se produit. Aussi, afin d'arrêter la décharge du réseau haute-tension 2 avant que 5 cette tension n'ait atteint une tension d'arrêt de décharge, par exemple avant que cette tension ne soit inférieure à 60V ou 50V, notamment pour arrêter la décharge prématurément, il convient d'annuler la tension de sortie du régulateur linéaire 37, et il faut donc faire repasser le signal de sortie 34 de la bascule 33 à l'état bas. 10 Afin de faire cesser le signal d'activation de décharge en sortie 34 de la bascule 33, la bascule 33 comprend une autre entrée 36, dite entrée de réinitialisation 36. Un signal ou une impulsion reçue sur cette entrée de réinitialisation 36 a pour effet de faire passer le signal en sortie 34 de la bascule 33 à l'état bas, et 15 donc d'arrêter le signal d'activation de décharge. A cet effet, le dispositif de décharge 3 comprend en outre un organe de réinitialisation 50 adapté pour recevoir en entrée un signal de réinitialisation 45 émis par l'onduleur 41 et pour émettre en sortie une impulsion de réinitialisation 51. 20 Le signal de réinitialisation 45 est émis par l'onduleur 41 à intervalles réguliers, lorsque le véhicule est dans des conditions de fonctionnement normal, par exemple dans des intervalles de temps inférieurs à 1 seconde. L'organe de réinitialisation 50 est ici un transformateur 50, du même type que l'organe de commande 31. 25 L'organe de réinitialisation 50 est aussi alimenté par la tension continue 44 de 5V. Ainsi, tant que la tension continue 44 de 5V alimente l'organe de réinitialisation 50, un signal de réinitialisation 45 reçu en entrée donne lieu à l'émission immédiate d'une impulsion de réinitialisation 51 à la bascule 33. 30 Cependant, si le réseau électrique basse-tension primaire est endommagé dans un crash, aucune réinitialisation n'est plus possible car l'organe de réinitialisation 50 n'est plus alimenté. Aussi, en cas de crash, la décharge du réseau haute-tension 2 démarrée ne peut plus être arrêtée, ce qui assure la 3064416 8 sécurité et le bon fonctionnement de l'abaissement de la tension du réseau haute-tension 2. De cette manière, on est assuré de pouvoir déclencher la décharge du réseau haute-tension 2, car même après un crash, la tension émise par le 5 réseau basse-tension primaire subsiste plus longtemps, quelques dizaines de millisecondes, que le temps nécessaire, moins d'une dizaine de millisecondes, pour activer la décharge du réseau haute-tension 2 par le dispositif selon l'invention. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif de décharge (3) d'un réseau électrique haute-tension (2) pour un véhicule automobile, ledit dispositif (3) comprenant un circuit d'abaissement actif (38) de la tension du réseau électrique haute-tension (2), adapté pour provoquer l'abaissement de la tension du réseau haute-tension (2) lorsque ledit circuit d'abaissement actif est alimenté par un contrôleur d'alimentation ou un régulateur linéaire (37), caractérisé en ce qu'il comprend : un organe de commande (31) conformé de telle sorte que lorsqu'il reçoit en entrée un signal de commande (43), il émette en sortie une impulsion d'activation (32) ; une bascule asynchrone (33) apte à être déclenchée par ladite impulsion d'activation (32), et à émettre, lorsqu'elle est déclenchée, un signal d'activation de décharge ; ledit contrôleur d'alimentation ou régulateur linéaire (37) étant adapté pour dériver dudit réseau haute-tension (2) et pour recevoir ledit signal d'activation de décharge, de sorte qu'il délivre une tension tant qu'il reçoit ledit signal d'activation de décharge. 2. Dispositif de décharge (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contrôleur d'alimentation ou régulateur linéaire (37) convertit une tension d'entrée du réseau haute-tension (2) en une tension de sortie inférieure ou égale à 10V. 3. Dispositif de décharge (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'organe de commande (31) comprend un transformateur de tension (31). 4. Dispositif de décharge (3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit transformateur (31) est alimenté par une alimentation (44) dérivant d'une alimentation basse-tension. 3064416 10 5. Dispositif de décharge (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe de réinitialisation (50), adapté pour recevoir un signal de réinitialisation (45) et pour émettre une impulsion de réinitialisation (51), 5 ladite bascule asynchrone (33) étant conformée pour recevoir ladite impulsion de réinitialisation (51), et, lorsqu'elle reçoit ladite impulsion de réinitialisation (51), pour stopper l'émission dudit signal d'activation de décharge. 10 6. Système électrique (1) d'un véhicule automobile comprenant une machine électrique de traction, un réseau électrique haute-tension (2) pour alimenter ladite machine électrique de traction, un dispositif de décharge (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, apte à abaisser la tension du réseau électrique haute-tension ; et 15 un ensemble de sécurité (4) adapté pour délivrer un signal de commande (43) en entrée dudit dispositif de décharge (3). 7. Système électrique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit ensemble de sécurité (4) comprend : 20 un dispositif de détection de chocs (40) adapté pour émettre un signal de détection lorsque le véhicule subit un choc, un bus de communication (42) apte à transmettre ledit signal détection, et un onduleur (41) apte à recevoir ledit signal de détection transmis par le bus de communication (42) et à transmettre audit dispositif de décharge (3) ledit 25 signal de commande. 8. Système électrique (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit onduleur (41) alimente électriquement ledit organe de commande (31) du dispositif de décharge (3). 30 9. Véhicule automobile comprenant un système électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8.