Brevet FR3084468A1 — publié le 20200131

Description Titre de l'invention : Procédé de diagnostic d'un moyen de commutation dans un véhicule automobile Domaine de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un procédé de diagnostic d'un moyen de com- mutation dans un véhicule automobile selon lequel il est prévu un élément de commutation comportant un ensemble de lignes en parallèle, un commutateur de ligne prévu dans au moins une ligne parallèle, et reliant au moins une partie de réseau embarqué d'utilisateur ne relevant pas de la sécurité, sans source d'énergie à une partie de réseau embarqué relevant de la sécurité et comportant des utilisateurs relevant de la sécurité, notamment pour le mode de fonctionnement autonome, à au moins une source d'énergie. Etat de la technique [0002] Le réseau de bord d'un véhicule (encore appelé réseau embarqué) a pour fonction d'alimenter en énergie les utilisateurs / consommateurs électriques. Si à cause d'un défaut, du vieillissement du réseau de bord et/ou d'un composant du réseau de bord dans les véhicules actuels, l'alimentation en énergie est coupée, les fonctions les plus importantes telles que la direction asservie disparaissent. Comme la possibilité de conduire le véhicule n'est pas fondamentalement empêchée, mais est seulement rendue plus difficile, la défaillance du réseau embarqué dans les véhicules fabriqués actuellement en série est acceptée de façon générale car le conducteur peut recourir à une situation de secours. [0003] Pour augmenter la disponibilité, on a déjà proposé des structures de réseau embarqué à deux canaux comme cela est, par exemple, décrit dans le document WO 2015/135729 Al. Ces éléments sont nécessaires pour alimenter les systèmes tolérants permettant le mode de conduite totalement automatique ou à automatisme poussé. [0004] Le réseau de bord ou réseau embarqué est notamment dans le domaine des véhicules automobiles, l'ensemble de tous les composants électriques du véhicule. Cela englobe à la fois les utilisateurs ou consommateurs électriques et aussi les sources d'alimentation comme, par exemple, les générateurs, les convertisseurs de tension continue ou les accumulateurs électriques tels que les batteries. [0005] 11 faut remarquer que du fait de l'électrification croissante des composants et l'introduction de nouvelles fonctions de conduite, les exigences de fiabilité et de tolérance aux défauts de l'alimentation en énergie électrique dans les véhicules automobiles augmentent en continu. En outre, il faut veiller à ce qu'à l'avenir dans le cas 2 de conduite à automatisme poussé, les activités, autres que la conduite, puissent être acceptées de façon limitée. Un plan de secours de capteurs, en technique de régulation, en mécanique et en énergie pour le conducteur n'existe dans cc cas que de façon limitée. C'est pourquoi dans le cas d'une conduite à automatisme poussé ou totalement automatique ou encore la conduite autonome, l'alimentation électrique a une importance de sécurité d'un niveau inconnu jusqu'alors dans les véhicules automobiles. Les défauts du réseau embarqué, électrique doivent ainsi être détectés et isolés de façon fiable et aussi complète que possible. [0006] L'expression « conduite automatisée ou fortement automatisée » décrit une étape in- termédiaire entre la conduite assistée par laquelle le conducteur est aidé par le système d'assistance et une conduite autonome selon laquelle le véhicule circule de façon autonome et sans intervention du conducteur. Dans le cas de la conduite fortement automatisée, le véhicule dispose de sa propre intelligence qui peut assurer la planification et la mission de conduite, au moins dans les situations de conduite les plus fréquentes. C'est pourquoi l'alimentation électrique est particulièrement concernée dans le cas d'une telle conduite à automatisme poussé. [0007] Il faut ainsi des éléments de commutation pour coupler / couper les parties de réseau de bord électrique qui peuvent détecter d'eux-mêmes des utilisateurs électriques défectueux ou les groupes d'utilisateurs ou les parties de réseau et de les couper sans conséquence et de façon fiable par rapport aux autres (parties) de réseau embarqué pour répondre aux exigences de tolérance de défaut dans l'alimentation d'utilisateurs relevant de la sécurité, et s'appliquant aux véhicules automatisés, de tourisme, utilitaires ou camions. [0008] Une grande fiabilité de la fonction de coupure est exigée partout où un élément de commutation couple deux ou plusieurs parties de réseau embarqué et dans lesquelles, à l'état couplé, les défauts dans l'une des parties de réseau embarqué ne doivent pas entraîner en même temps des dommages dans l'autre partie de réseau embarqué notamment celle relevant de la sécurité et qui est couplée à ce réseau. [0009] But de l'invention [0010] La présente invention a pour but de simplifier les exigences concernant l'ensemble global d'un réseau embarqué dans un véhicule automobile. [0011] Exposé et avantages de l'invention [0012] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic du type défini ci- dessus, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une installation de mesure qui effectue une mesure de différence de tension de l'élément de commutation pour le diagnostic de cet élément de commutation. [0013] En d'autres termes, le procédé de diagnostic selon l'invention se distingue des diagnostics usuels en ce que les lignes parallèles de l'élément de commutation sont 3 munies de moyens de saisie de courant, individuels en ce que tout particulièrement il suffit uniquement de la saisie de différence de tension, notamment pondérée par l'élément de commutation et réduire ainsi les moyens en circuit utilisée pour la saisie de l'intensité utilisée pour le diagnostic de l'élément de commutation, d'un coefficient égal au nombre de lignes en parallèle. La saisie de température qui, de toutes façons, est nécessaire pour surveiller la température de l'élément de commutation, peut s'utiliser d'une manière particulièrement avantageuse pour augmenter la qualité de diagnostic de la fonction de coupure de l'élément de commutation et en plus pour diagnostiquer sa relation thermique avec l'organe de refroidissement. [0014] Selon un développement avantageux, pendant le diagnostic du moyen de com- mutation, au moins une ligne parallèle reste en permanence conductrice. Ainsi, malgré le diagnostic exécuté, le couplage correspondant concernant la technique de sécurité de la partie de réseau de bord reste conservé. [0015] Selon un développement avantageux, on modifie le nombre de commutateurs de ligne, fermés et on exploite le signal de sortie de l'installation de mesure pour la modification correspondante, notamment dans le cas où une détection de surintensité est désactivée. Cela permet de vérifier si, de façon prévisible, la résistance résultante d'un élément de commutation intact a changé, ce qui se détecte, de manière particulièrement simple, uniquement par la différence de tension aux bornes de l'élément de commutation. [0016] Selon un développement avantageux, on modifie l'amplification de l'installation de mesure, notamment selon un coefficient (N-M)/N en la diminuant ; N représente le nombre total de lignes parallèles et M le nombre de lignes parallèles branchées dans le sens bloquant ou de commutateurs de ligne ; le signal de sortie de l'installation de mesure pour cette variation de son amplification est vérifié si également il y a une modification du signal de sortie. En cas de saisie de courant ou d'installation de mesure intacte, on détermine une réduction du signal de sortie, proportionnelle à l'amplification réduite, si le fonctionnement est correct, d'une manière particulièrement simple par l'installation de mesure proposée. [0017] Selon un développement avantageux, après avoir tout d'abord branché dans le sens passant tous les commutateurs de ligne, on commande au moins un commutateur de ligne, le cas échéant également plusieurs commutateurs de ligne dans le sens du blocage. De façon particulièrement préférentielle, on commande le nombre des commutateurs de ligne bloqués en fonction du seuil de coupure de la détection de surintensité, en particulier si la détection de surintensité est désactivée. Cela évite d'une part de dépasser la capacité de la ligne parallèle, commandée et d'autre part, cela permet de vérifier l'aptitude au fonctionnement de la ligne de commande ou de la ligne en suralimentation. 100181 De façon avantageuse, selon un développement, dans une autre étape, on active de nouveau la détection de la surintensité et la température fournie par la saisie de température et/ou on exploite le signal de sortie de l'installation de mesure, ce qui permet de vérifier que la détection de surintensité n'est pas défectueuse. En outre, on peut vérifier le comportement en température de la liaison thermique intacte, par exemple, entre un radiateur et l'élément de commutation. Présentation des dessins [0019] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : [0020] [fig.1] topologie du réseau embarqué, [0021] [fig.2] structure précise de l'élément de commutation avec l'installation de mesure, [0022] [fig.3] élément de commutation avec une saisie de température supplémentaire, [0023] [fig.4] schéma par blocs de l'élément de commutation avec détection de surintensité et commande de la ligne, et [0024] W8.51 ordinogramme pour vérifier les éléments de commutation. [0025] Description du mode de réalisation de l'invention [0026] A titre d'exemple, on décrira comme accumulateur d'énergie tel qu'une batterie ou un accumulateur. En variante, on peut également envisager d'autres accumulateurs d'énergie tels que, par exemple, un accumulateur inductif ou capacitif, des piles à combustible, des condensateurs ou des moyens analogues. [0027] La topologie du réseau embarqué ou réseau de bord selon la figure 1 comprend une partie de réseau de bord 22 qui alimente en énergie des utilisateurs / consommateurs 24 ne relevant pas de la sécurité. La partie de réseau de bord 22 elle-même ne comporte toutefois aucune source d'énergie. L'alimentation en énergie est assurée par la partie de réseau embarquée 22 reliée par un élément de commutation 19 à une partie de réseau de bord 30 relevant de la sécurité. Le branchement ou le cas échéant la coupure, du chemin de liaison (ligne positive) est fait par l'élément de commutation 19 pour la partie de réseau embarqué 22 ne concernant pas la sécurité au chemin d'alimentation la partie de réseau de bord 30 relevant de la sécurité. Dans la partie de réseau de bord 30 relevant de la sécurité, on a, suivant l'application, plusieurs utilisateurs / consommateurs 36 relevant de la sécurité qui sont tous reliés à la masse. La pallie de réseau de bord 30 concernée par la sécurité comporte au moins un accumulateur d'énergie 32 ou au moins une source d'énergie. Dans l'exemple de réalisation, il est en plus, prévu une machine électrique 12 comme source d'énergie. De plus, au moins un élément de coupure 26 est prévu pour le couplage, de préférence un convertisseur de tension continue, d'autres parties de réseau de bord 30 relevant de la sécurité. [0028] Le dispositif concerne un élément de commutation 19 électronique, notamment uni- directionnel, réalisé par le montage en parallèle de plusieurs commutateurs semiconducteurs ou commutateurs de ligne 45 redondants ; cet élément de commutation assure l'alimentation d'une partie de réseau embarqué 22 pour l'alimentation de cette partie de réseau embarqué 22 comportant des utilisateurs électriques 24 ne relevant pas de la sécurité niais, sans source d'énergie, à partir d'une partie de réseau embarqué 30 relevant de la sécurité dans un véhicule, ainsi qu'un procédé de diagnostic hors coupure de cette fonction de coupure pour protéger la partie de réseau embarqué 30 relevant de la sécurité contre une surtension critique pour la sécurité et la coupure conséquente de l'utilisateur 36 relevant de la sécurité à cause de la surcharge ou d'un défaut dans la partie de réseau embarqué 22 non concernée par la sécurité et s'alimentée par l'intermédiaire de l'élément de commutation 19. [0029] La partie de réseau embarquée 30 relevant de la sécurité sert notamment à l'alimentation des fonctions nécessaires au mode de circulation autonome, c'est-à-dire à l'alimentation de consommateurs relevant de la sécurité 36 (notamment la direction, le freinage, la détection du champ environnant, la planification des trajectoires). Plusieurs parties de réseau embarqué 30 peuvent être prévues, séparées par des éléments séparateurs 26 les uns des autres en cas de défaut. Cela peut se faire, par exemple, à l'aide d'un convertisseur de tension continue. Ce réseau embarqué 30 alimente des composants fonctionnellement redondants ou utilisateurs 36 permettant de réaliser, à titre d'exemple, de façon redondante, les fonctions citées ci-dessus. En cas de défaillance du réseau embarqué 30 donné, on peut, par exemple, garantir le maintien du véhicule (l'arrivée à l'emplacement de stationnement suivant, l'arrêt précis sur la bande latérale, etc.) par des composants ou par les utilisateurs 36 de l'autre partie de réseau embarqué 30 qui fonctionne encore. [0030] La figure 2 montre, à titre d'exemple, la réalisation de l'élément de commutation 19. L'élément de commutation 19 comporte plusieurs lignes parallèles 43 (ces lignes sont au nombre de N). Chaque ligne comporte un commutateur de ligne 45 en parallèle à la ligne 43. Le commutateur de ligne 45 est, par exemple, un commutateur de puissance semi-conducteur comme, par exemple, MOSFET. En outre il est prévu une installation de mesure 41. L'installation de mesure 41 permet de saisir l'intensité I du courant traversant l'élément de commutation 19. Pour cela, l'installation de mesure 41 est, par exemple, réalisée comme moyen de saisie de la tension, notamment pour saisir la différence de tension U entre l'entrée et la sortie de l'élément de commutation 19. [0031] A la place d'une saisie individuelle de courant, pour chaque ligne en parallèle 43, l'installation de mesure 41 prévoit avantageusement une saisie de différence de tension, non particulièrement pondérée, au-dessus de l'élément de commutation 19, ce qui est équivalent à la saisie du courant sur l'élément de commutation 19 comme cela est représenté à la figure 2. On réduit ainsi les moyens techniques à mettre en oeuvre 6 pour la saisie de l'intensité nécessaire au diagnostic de l'élément de commutation 19. [0032] L'exemple de réalisation selon la figure 3 diffère de celui de la figure 2 uniquement en cc qu'en plus il est prévu la saisie de température 49. Cette saisie de température 49 concerne la température de l'élément de commutation 19 ; la surveillance de la température de l'élément de commutation 19 toujours nécessaire permet de plus, d'une manière particulièrement avantageuse, d'augmenter la qualité du diagnostic de la fonction de séparation de l'élément de commutation 19 et en plus, elle sert au diagnostic de sa liaison thermique avec un organe de refroidissement. [0033] Selon la figure 4, il est en outre prévu une commande de ligne 53 permettant de commander, de façon individuelle, la ligne parallèle 43 souhaitée, c'est-à-dire commander le commutateur de ligne 46 correspondant. Il est également prévu une détection de surintensité 47 pour la protection contre les surintensités par comparaison avec un seuil de coupure Inom + AInom et, le cas échéant, en cas de surintensité, la coupure par l'élément de coupure 19. Lorsque le seuil de coupure est atteint par la détection de surintensité 47, l'information de surintensité est transmise, par exemple, par un Flipflop qui enregistre le fait d'atteindre le seuil de coupure et permet l'exploitation du diagnostic du moyen de commutation 19. [0034] L'ordinogramme de la figure 5 décrit le déroulement du procédé de diagnostic. [0035] Hypothèse et situation de départ selon l'étape 101 : [0036] Toutes les N lignes parallèles 43 de l'élément de commutation sont commandées dans le sens passant. [0037] Le seuil de coupure de surintensité est fixé à Iab= Inom-FAInom [0038] Etape 102 [0039] L'action de la détection de surintensité 47 sur la commande des M-N (lignes en parallèle 43) est bloquée provisoirement. Pour une très courte durée (par exemple une microseconde) malgré le dépassement du seuil de coupure, il n'y a pas coupure de l'élément de commutation 19 ou de certaines lignes parallèles 43. [0040] Etape 103 [0041] M lignes parallèles 43 sur N lignes parallèles de l'élément de commutation 19 sont commandées dans le sens "fortement ohmique" selon la relation [0042] nombre entier N \.' 100431 On ne dépasse pas la capacité des (M-N) lignes parallèles. 100441 Effets attendus de la seconde étape 103 : 100451 La résistance résultante d'un élément de commutation 19 intact augmente selon le coefficient' 7.. N 7 [0046] L'augmentation de la résistance résultante, correspond à une augmentation propor- tionnelle de la chute de tension instantanée U aux bornes de l'élément de commutation 19. [0047] L'augmentation de la résistance résultante, correspond à une augmentation propor- tionnelle de la puissance instantanée, perdue dans l'élément de commutation 19. [0048] Dans une requête suivante 104, on fait le diagnostic de la commande de la ligne 53, du commutateur de ligne 45 et la saisie de courant (effectuée à l'aide de l'installation de mesure 41 et en saisissant la différence de tension U aux bornes de l'élément de commutation 19). [0049] Dans le cas d'une commande de ligne 57 intacte et d'un commutateur de ligne commandé 45, une saisie de courant intacte (différence de tension pondérée U aux bornes de l'élément de commutation 19) se traduit par une augmentation prévisible de la résistance de l'élément de commutation 19, avec une augmentation proportionnelle du signal de sortie ; le cas échéant, le signal de sortie dépasse la plage de sortie nominale et/ou passe en saturation. Dans le cas contraire, la requête 104 indique un défaut. [0050] Comme autre partie de la requête 104, on a le diagnostic de la détection de sur- intensité 47 et du chemin de coupure (par la coupure du courant en cas de dépassement du seuil de coupure). [0051] Une détection de surintensité 47, intacte, reconnaît le fait d'atteindre ou de dépasser le seuil de coupure de surintensité ; le cas échéant, lorsqu'on atteint le seuil de coupure on génère une information de surintensité, par exemple, on active un Flip-Flop de surintensité. Le passage de la détection de surintensité 47 à la commande de M commutateurs ou commutateurs de ligne 45 se produit si le chemin de coupure est intact. Dans le cas contraire, il s'agit d'un défaut. [0052] Etape 105 [0053] L'amplification de la saisie de l'intensité ou de l'installation de mesure 41 est réduite selon le coefficient -N-'4 [0054] Dans la requête 106, on diagnostique la saisie de l'intensité ou de l'intensité de mesure 41. [0055] Une saisie d'intensité ou installation de mesure 41 intacte signale la réduction du signal de sortie proportionnellement à la réduction de l'amplification le cas échéant, le signal de sortie de la saisie d'intensité revient dans sa plage de sortie nominale. Dans le cas contraire, on a un défaut. [0056] Etape 107 [0057] Le cas échéant, on bascule en arrière le Flip-Flop de surintensité si le seuil de coupure a été atteint précédemment. [0058] Dans la requête 108 on diagnostique la détection de surintensité 47. Une détection de 8 surintensité 47, intacte indique que le fonctionnement se situe dans les limites d'intensité de fonctionnement. Si l'on dépasse la limite de l'intensité ou du courant de fonctionnement, il y a un défaut. [0059] Etape 109 [0060] Le passage de la détection de surintensité 47 est libéré pour toutes les N lignes pa- rallèles. Dans la requête 110 on diagnostique la saisie de température 49 et la liaison thermique entre l'élément de commutation 19 et l'organe de refroidissement. [0061] Une saisie de température intacte 49 de l'élément de commutation 19 correspond à une augmentation de la température de l'élément de commutation, proportionnelle, en corrélation dans le temps avec l'augmentation de la résistance. [0062] La liaison thermique est intacte si elle se situe dans la fenêtre de temps de saisie par l'augmentation de la température indiquée par la saisie de température intacte dans la plage prévue. Dans le cas contraire, on a un défaut. [0063] Etape 111 [0064] Toutes les N lignes parallèles 43 sont de nouveau commandées dans le sens "conducteur". [0065] Effets attendus de la sixième étape 111 : [0066] La résistance résultante d'un élément de commutation 19 intact diminue selon le co- efficient . [0067] La réduction de la résistance résultante se traduit par une réduction proportionnelle de la chute de tension instantanée U aux bornes de l'élément de commutation 19. [0068] La réduction de la résistance résultante correspond à une réduction proportionnelle de la puissance instantanée perdue de l'élément de commutation 19. [0069] Dans la requête 112 on diagnostique la commande de ligne 53, des commutateurs de ligne 45 et de la saisie de l'intensité (installation de mesure 41). Une saisie d'intensité intacte (installation de mesure 41) signale une réduction du signal de sortie U qui est proportionnelle à la réduction de la résistance. Dans le cas contraire, on conclut à un défaut. [0070] Etape 113 [0071] On augmente l'amplification de la saisie de l'intensité selon le coefficient A [0072] Dans la requête 114 on effectue le diagnostic de la saisie de l'intensité (installation de mesure 41) et de la détection d'une surintensité 47. [0073] Une saisie intacte de l'intensité (installation de mesure 41) se traduit par une aug- mentation du signal de sortie de mesure de l'intensité ou du signal de sortie U de l'installation de mesure 41 qui augmente proportionnellement à l'augmentation de l'amplification dans le domaine de sortie nominal. Dans le cas contraire, on a un défaut. 9 [0074] Une détection intacte de surintensité 47 indique en outre que le fonctionnement se fait dans les limites du courant de fonctionnement. Si l'on quitte cette plage, il y a un défaut. L'étape 115 termine le procédé. Si nécessaire, on peut de nouveau revenir à l'étape 101. [0075] Le procédé tel que décrit convient notamment pour augmenter la fiabilité du système global, notamment pour la circulation autonome qui doit répondre à des conditions de sécurité particulièrement strictes. L'utilisation n'est toutefois pas limitée à cette application. [0076] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0077] 19 Elément de commutation [0078] 22 Partie de réseau embarqué / partie de réseau de bord [0079] 24 Utilisateur / consommateur relevant de la sécurité [0080] 26 Elément de coupure / élément de couplage [0081] 30 Partie de réseau relevant de la sécurité [0082] 32 Accumulateur d'énergie [0083] 41 Installation de mesure [0084] 43 Lignes parallèles [0085] 45 Commutateur semi-conducteur / commutateur de ligne [0086] 46 Commutateur de ligne [0087] 47 Détection de surintensité [0088] 49 Saisie de température [0089] 53 Commande de ligne [0090] 101-115 Etapes de l'ordinogramme [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]