Brevet FR3063844A1 — publié le 20180914

TITRE : SYSTEME ELECTRIQUE AVEC UN CIRCUIT CONSOMMATEUR DE COURANT POUR DECHARGER UNE CAPACITE, VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE ASSOCIES DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la décharge d'une capacité, en particulier dans le domaine des véhicules automobiles électriques. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le brevet américain publié sous le numéro US 6 204 612 B1 décrit une capacité aux bornes de laquelle un module de puissance d'énergie électrique est destiné à être connecté. Il décrit en outre un circuit électrique consommateur de courant comportant un transistor stabilisé, connecté aux bornes de la capacité. Dans cette publication, le circuit électrique consommateur de courant est conçu pour être activé afin de consommer un courant de décharge sensiblement constant lorsque le module de puissance est mécaniquement et électriquement déconnecté de la capacité. Ainsi, la consommation de courant décharge la capacité afin de prévenir les chocs électriques qui pourraient survenir si un opérateur touchait la capacité. Plus précisément, le module de puissance comporte un conducteur agencé pour court-circuiter un interrupteur commandé afin de désactiver le circuit consommateur de courant. Ainsi, lorsque le module de puissance est déconnecté, le conducteur est détaché de l'interrupteur commandé 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 du module de puissance. En outre, cette solution ne permet pas de décharger la capacité lorsque le module de puissance est toujours mécaniquement en place, 3063844 2 mais électriquement déconnecté de la capacité, par exemple en cas de défaut des liaisons électriques. Par ailleurs, il est connu de prévoir une résistance connectée aux bornes d'une capacité alimentée par une source de haute tension afin de décharger la 5 capacité en cas de déconnexion de la source de haute tension. Cette solution présente comme inconvénient que la résistance consomme tout le temps un courant important, y compris lorsque cela n'est pas souhaité c'est-à-dire lorsque la source de haute tension est connectée à la capacité. L'invention a pour but de remédier au moins en partie aux inconvénients 10 précédents. RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé un système électrique comportant : - une capacité présentant deux bornes, un dispositif fournisseur d'énergie électrique connecté aux bornes de 15 la capacité, un dispositif récepteur d'énergie électrique connecté aux bornes de la capacité afin de recevoir de l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique, - un circuit électrique consommateur de courant présentant deux 20 bornes d'interface respectivement connectées aux bornes de la capacité et conçu pour consommer un courant entrant par une première borne d'interface et sortant par une deuxième borne d'interface, le système électrique étant conçu de sorte que le circuit électrique 25 consommateur de courant consomme le courant de décharge lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique est connecté aux bornes de la capacité, le système électrique étant caractérisé en ce que le circuit électrique consommateur de courant comporte un transistor agencé de sorte que le 3063844 3 courant consommé entre par une borne d'entrée de courant du transistor et sorte par une borne de sortie de courant du transistor, et en ce que la borne de sortie de courant est connectée à une borne de commande du transistor afin de stabiliser le transistor. 5 De façon optionnelle, le circuit électrique consommateur de courant comporte une diode Zener connectée entre la borne de sortie de courant du transistor et la borne de commande du transistor afin de stabiliser le transistor. De façon optionnelle également, le circuit électrique consommateur de courant comporte une résistance connectée entre la borne de commande du 10 transistor et la première borne d'interface. De façon optionnelle également, le circuit électrique consommateur de courant comporte une résistance connectée entre la borne d'entrée de courant du transistor et la première borne d'interface. De façon optionnelle également, le circuit électrique consommateur de 15 courant comporte une résistance connectée entre la borne de sortie de courant et la deuxième borne d'interface. De façon optionnelle également, le dispositif fournisseur d'énergie électrique est conçu pour appliquer une tension d'alimentation continue. De façon optionnelle également, la tension d'alimentation continue est 20 supérieure à 60 V, de préférence supérieure à 300 V. 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, un onduleur et un convertisseur 25 continu-continu. Il est également proposé un système électrique selon l'invention. Dans tout ce qui précède, le circuit électrique consommateur de courant peut être un circuit passif. Ce circuit électrique consommateur de courant 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 3063844 4 consommateur de courant peut par 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 procédé de décharge d'une capacité 5 présentant deux bornes, comportant : alors qu'un dispositif fournisseur d'énergie électrique est connecté aux bornes de la capacité de manière à appliquer une tension d'alimentation aux bornes de la capacité, un circuit électrique consommateur de courant présentant deux bornes d'interface 10 respectivement connectées aux bornes de la capacité, consomme un courant entrant par une première borne d'interface et sortant par une deuxième borne d'interface, alors que le dispositif fournisseur d'énergie électrique n'est plus opérationnel de manière à ne plus contraindre une tension de capacité 15 présente aux bornes de la capacité, le circuit électrique consommateur de courant consomme le courant de manière à décharger la capacité, le procédé étant caractérisé en ce que le circuit électrique consommateur de courant utilisé lors des étapes précédentes comporte un transistor agencé de sorte que le courant consommé entre par une borne d'entrée de courant du 20 transistor et sorte par une borne de sortie de courant du transistor, et en ce que la borne de sortie de courant du transistor est connectée à une borne de commande du transistor afin de stabiliser le transistor. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est un schéma électrique d'un système électrique selon 25 l'invention comportant un circuit électrique consommateur de courant pour la décharge d'une capacité. La figure 2 est un chronogramme illustrant l'évolution au cours du temps d'une tensiou de capacité et d'un courant entrant dans le circuit électrique consommateur de courant. 3063844 5 La figure 3 est un schéma illustrant un véhicule automobile comportant au moins un système électrique tel qu'illustré sur la figure 1. DESCRIPTION DÉTAILLÉE En référence à la figure 1, un système électrique 100 mettant en oeuvre 5 l'invention va à présent être décrit. Le système électrique 100 comporte tout d'abord un dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 muni de deux bornes d'alimentation électrique Bc, BD entre lesquelles il est conçu pour fournir une tension d'alimentation E. Par exemple, la tension d'alimentation E est sensiblement 10 constante. En outre, dans l'exemple décrit, la borne d'alimentation électrique BD est connectée à une masse électrique du système électrique 100 et la borne d'alimentation électrique Bc est destinée à se trouver au potentiel positif de +E V. Le système électrique 100 comporte en outre un dispositif récepteur 15 d'énergie électrique 104 connecté entre les bornes d'alimentation électrique Bc, BD et conçu pour recevoir de l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102. Le système électrique 100 comporte en outre une capacité C présentant deux bornes BE, BF respectivement connectées aux bornes d'alimentation 20 électrique Bc, BD et conçue par exemple pour lisser la tension d'alimentation E. La capacité C présente entre ses bornes BE, BF une tension de capacité uc 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 25 consommateur de courant 108 présentant deux bornes d'interface BA, BB respectivement connectées aux bornes BE, BF de la capacité C de manière à recevoir la tension de capacité uc. Le circuit électrique consommateur de courant 108 est conçu pour consommer un courant i entrant par la première borne d'interface BA et sortant par la deuxième borne d'interface BB. 3063844 6 Le circuit électrique consommateur de courant 108 est destiné en particulier à décharger la capacité C lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 n'est pas opérationnel, par exemple lorsqu'il est déconnecté. Cette situation se produit par exemple, sur la figure 1, lorsque l'une des liaisons 5 connectant les bornes d'alimentation électrique Bc, BD aux bornes d'interface BA, BB est rompue. Le circuit électrique consommateur de courant 108 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 10 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 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. En outre, le 15 courant i traverse le transistor Q1 en entrant par la borne d'entrée de courant Cl et en sortant par 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 une résistance R4 connectée entre la borne de commande B1 25 et la borne d'interface BA. 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 BB. Ainsi, la borne de sortie de courant El du transistor Q1 est connectée à la 30 borne de commande B1 du transistor Q1 au travers de la résistance R2 et de la diode Zener D1 afin de stabiliser le transistor Ql. 3063844 7 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 fournit la tension d'alimentation E qui vaut 500 V dans 5 l'exemple décrit. 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 La borne de commande B1 du transistor Q1 est chargée au travers de la résistance R4 de sorte que le transistor Q1 est à l'état fermé (passant). Ainsi, un courant i non nul s'écoule de la borne d'interface BA à la borne d'interface BB au travers du transistor Q1. Comme le transistor Q1 est stabilisé, le courant i est sensiblement constant, même en cas de fluctuation de la tension d'alimentation 15 E, et vaut 5 mA dans l'exemple illustré. De manière générale, le courant i vaut de préférence plus de 1 mA. 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. 20 Ainsi, le courant i consommé entraîne la décharge de la capacité C et donc la chute de la tension de capacité uc. Comme le transistor Q1 est stabilisé, le courant i le traversant est sensiblement constant (en fait, légèrement décroissant) à un niveau nettement supérieur de ce qu'il serait en cas de décharge dans une simple résistance. En effet, dans ce dernier cas, le courant 25 diminuerait selon une exponentielle décroissante et donc très rapidement dans les premiers instants suivant la déconnexion du dispositif fournisseur d'énergie électrique 102. Ainsi, comme le courant i consommé reste à un niveau élevé, proche du niveau avant l'instant to, la tension de capacité uc chute rapidement. De préférence, les composants sont choisis pour que la capacité C soit 30 déchargée à moins de 60 V en moins de 60 s (instant ti sur la figure 2). 3063844 8 Grâce à la stabilisation du transistor Ql, il est possible de dimensionne le circuit électrique consommateur de courant 108 pour que le courant i de départ (c'est-à-dire avant to, lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 est opérationnel) soit faible, en tout cas plus faible qu'en utilisant une 5 résistance de décharge. Ainsi, dans le système électrique 100, les pertes provenant de la consommation du courant i lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique 102 est opérationnel sont plus faible que lorsqu'une résistance est utilisée. Par ailleurs, à un instant t2, lorsque la tension de capacité uc devient trop 10 faible pour maintenir la stabilisation du transistor Ql, le dispositif consommateur de courant 108 « s'écroule » c'est-à-dire qu'il n'arrive plus à maintenir le courant i sensiblement constant et ce dernier chute très rapidement. Cet écroulement n'a pas de conséquence car la décharge souhaitée de la capacité (uc REVENDICATIONS1. Système électrique (100) comportant : - une capacité (C) présentant deux bornes (BE, BF), - un dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) connecté aux bornes (BE, BE) de la capacité (C), - un dispositif récepteur d'énergie électrique (104) connecté aux bornes (BE, BO de la capacité (C) afin de recevoir de l'énergie électrique fournie par le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102), un circuit électrique consommateur de courant (108) présentant deux bornes d'interface (BA, BO respectivement connectées aux bornes (BE, BE) de la capacité (C) et conçu pour consommer un courant (i) entrant par une première borne d'interface (BA) et sortant par une deuxième borne d'interface (BB), le système électrique (100) étant conçu de sorte que le circuit électrique 15 consommateur de courant (108) consomme le courant de décharge (i) lorsque le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) est connecté aux bornes de la capacité (C), le système électrique (100) étant caractérisé en ce que le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte un transistor (Q1) agencé de sorte 20 que le courant (i) consommé entre par une borne d'entrée de courant (C1) du transistor (Q1) et sorte par une borne de sortie de courant (El) du transistor (Q1), et en ce que la borne de sortie de courant (El) est connectée à une borne de commande (131) du transistor (Q1) afin de stabiliser le transistor (Q1). 2. Système électrique (100) selon la revendication 1, dans lequel le circuit 25 électrique consommateur de courant (108) comporte une diode Zener (D1) connectée entre la borne de sortie de courant (E1) du transistor (Q1) et la borne de commande (131) du transistor (Q1) afin de stabiliser le transistor (Q1). 3063844 12 3. Système électrique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte une résistance (R4) connectée entre la borne de commande (B1) du transistor (Q1) et la première borne d'interface (BA). 5 4. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte une résistance (R1) connectée entre la borne d'entrée de courant (C1) du transistor (Q1) et la première borne d'interface (BA). 5. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 4, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) comporte une résistance (R2) connectée entre la borne de sortie de courant (El) et la deuxième borne d'interface (BB). 6. Système électrique (100) l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) est conçu pour appliquer une tension d'alimentation (E) continue. 7. Système électrique (100) selon la revendication 6, dans lequel la tension d'alimentation (E) continue est supérieure à 60 V, de préférence supérieure à 300 V. 8. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) comporte l'un parmi : un chargeur de batterie (302) et une batterie (304). 9. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif récepteur d'énergie électrique (104) comporte l'un parmi : une batterie (304), un onduleur (306) et un convertisseur continu- continu (310). 3063844 13 10. Système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le circuit électrique consommateur de courant (108) est un circuit passif. 5 11. Véhicule automobile (300) comportant un système électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Procédé de décharge d'une capacité (C) présentant deux bornes (BE, BF), comportant : - alors qu'un dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) est 10 connecté aux bornes (BE, BF) de la capacité (C) de manière à appliquer une tension d'alimentation (E) aux bornes de la capacité (C), un circuit électrique consommateur de courant (108) présentant deux bornes d'interface (BA, BB) respectivement connectées aux bornes (BE, BF) de la capacité (C), consomme un courant (i) entrant par une première 15 borne d'interface (BA) et sortant par une deuxième borne d'interface (BB), alors que le dispositif fournisseur d'énergie électrique (102) n'est plus opérationnel de manière à ne plus contraindre une tension de capacité (uc) présente aux bornes de la capacité (C), le circuit électrique 20 consommateur de courant (108) consomme le courant (i) de manière à décharger la capacité (C), le procédé étant caractérisé en ce que le circuit électrique consommateur de courant (108) utilisé lors des étapes précédentes comporte un transistor (Q1) agencé de sorte que le courant (i) consommé entre par une borne d'entrée de 25 courant (C1) du transistor (Q1) et sorte par une borne de sortie de courant (El) du transistor (Q1), et en ce que la borne de sortie de courant (El) du transistor (Q1) est connectée à une borne de commande (B1) du transistor (Q1) afin de stabiliser le transistor (Q1).