Brevet FR3090889A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Dispositif de gestion d'une perte de masse pour un système électrique DOMAINE TECHNIQUE ET OBJET DE L'INVENTION [0001] L'invention concerne, de façon générale, les dispositifs de diagnostic de perte de masse pour des équipements électriques multi-tension, en particulier au sein de véhicules. Technique antérieure [0002] De manière connue, des équipements électriques multi-tension installés dans des véhicules comprennent un premier sous-réseau fonctionnant à l'aide d'une première tension d'alimentation et un second sous-réseau fonctionnant grâce à une seconde tension d'alimentation. Ce type de systèmes électriques permet de faire fonctionner des équipements électriques périphériques du véhicule tels que les phares, la radio et le climatiseur, via l'un ou l'autre de ces sous-réseaux. [0003] L'invention se situe ainsi dans le domaine des équipements électriques comprenant une alimentation multi-tension embarquée comprenant un premier sous-réseau fonctionnant à l'aide d'une première batterie, par exemple une batterie 48 V, et un deuxième sous-réseau fonctionnant à l'aide d'une deuxième batterie, par exemple une batterie 12 V. [0004] De manière connue, de tels équipements électriques multi-tension sont connectés à ces premier et deuxième sous-réseaux. Comme cela est connu par ailleurs, certains dispositifs électriques sont par exemple alimentés par le premier sous-réseau et d'autres dispositifs sont alimentés par le deuxième sous-réseau. [0005] Typiquement, un tel équipement électrique multi-tension peut être alimenté par une tension de l'ordre de 48 V par une première batterie et par une tension de l'ordre de 12 V par une deuxième batterie. 100061 Chaque équipement électrique possède généralement une seule masse électrique. 100071 En cas de perte de masse de l'équipement électrique, des fuites de courants et de tensions transitoires peuvent se produire, pouvant endommager ledit équipement électrique multi-tension. 100081 En outre, en cas de perte de masse, les échanges de données entre l'équipement électrique multi-tension et le réseau électrique 12 V sont interrompus, pouvant empêcher toute remontée d'information relative à la perte de masse, à destination d'un contrôleur et d'un calculateur. 100091 11 est à noter par ailleurs que certaines normes, comme la norme allemande VDA 320, implique de réaliser au sein du composant 48 V une isolation galvanique entre la 2 première tension d'alimentation (48 V) et la deuxième tension d'alimentation (12 V), lorsqu'une seule masse est présente, ce qui entraîne la mise en oeuvre de six à huit MOSFET de pilotage et un pilotage de bus de données CAN spécifique, de l'anglais Controller Area Network et consistant à raccorder à un même câble un grand nombre de calculateurs, afin de réaliser une telle isolation galvanique. En effet, une isolation galvanique nécessite l'utilisation de circuits intégrés d'interface spécifiques entre les deux réseaux électriques isolés 48 V et 12 V. Ces circuits intégrés d'interface spécifiques contiennent des interfaces de signaux logiques ou des interfaces de signaux analogiques. Cependant, la réalisation d'une isolation galvanique dans un véhicule comprenant un premier et un deuxième réseau électrique, respectivement 48 V et 12 V, nécessite la mise en place d'au moins trois circuits intégrés d'interface spécifiques et la création d'une alimentation électrique avec de multiples sorties isolées. Une telle solution entraîne alors un coût économique élevé en raison notamment de composants spécifiques coûteux. [0010] On connaît par le document DE102014203968 un contrôleur d'un système d'alimentation électrique de véhicule comprenant deux sous-réseaux alimentés respectivement à l'aide d'une batterie 12 V et d'une batterie 48 V. Le contrôleur comprend un premier et un deuxième modules de commande alimentés respectivement par la batterie 12 V via une première voie d'alimentation et par la batterie 48 V via une deuxième voie d'alimentation. Ledit contrôleur comprend un circuit régulateur configuré pour empêcher l'apparition de courts-circuits, de fuites de courant ou d'autres défauts en bloquant la deuxième voie d'alimentation. Une communication entre le premier module de commande et d'autres régulateurs du véhicule est possible via une interface de commande. [0011] Cependant, une telle solution présente des inconvénients car elle n'empêche pas la survenance de fuites de courant transitoires, de de sous-tension ou de surtension. Une isolation galvanique reste alors nécessaire pour réduire toute fuite de courant entre le premier réseau électrique 48 V et le deuxième réseau électrique 12 V, nécessitant l'utilisation de composants coûteux et spécifiques afin d'assurer une isolation par l'ajout de commutateurs en série sur les voies d'alimentation du premier réseau électrique 48 V et du deuxième réseau électrique 12 V. [0012] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un dispositif comprenant un dispositif de gestion de perte de masse, comprenant un circuit électrique supplémentaire faiblement ohmique connecté entre une première masse d'un premier réseau d'alimentation, par exemple alimenté par la première batterie 48 V, et une seconde masse d'un deuxième réseau d'alimentation, par exemple alimenté par la deuxième batterie 12 V. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION 3 [0013] Pour parvenir à cc résultat, la présente invention concerne un dispositif de gestion de perte de masse pour un équipement électrique, notamment d'un véhicule, l'équipement électrique comprenant : une première voie d'alimentation connectée à un premier réseau d'alimentation alimenté par une première batterie, une première niasse électrique du premier réseau d'alimentation, une deuxième voie d'alimentation connectée à un deuxième réseau d'alimentation alimenté par une deuxième batterie présentant une tension d'alimentation inférieure à la première batterie, une deuxième niasse électrique du deuxième réseau d'alimentation, le dispositif de gestion de perte de masse étant connecté à la première voie d'alimentation, à la deuxième voie d'alimentation, et aux première et deuxième masses électriques respectivement. Le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention est remarquable en ce qu'il comprend un chemin ohmique reliant électriquement entre elles la première et la deuxième masses électriques, ledit chemin ohmique présentant une résistance de mesure, le dispositif de gestion de perte de masse comprenant par ailleurs des moyens de détection d'une perte de la première masse électrique et d'une perte de la deuxième niasse électrique, lesdits moyens de détection étant configurés pour mesurer le courant traversant la résistance de mesure et pour détecter une perte de la première masse électrique ou de la deuxième masse électrique en fonction du courant mesuré traversant la résistance de mesure, ledit dispositif de gestion de perte de masse comprenant des moyens de coupure configurés pour couper le transfert d'énergie issue de la première batterie en cas de perte de la première masse électrique. [0014] Selon un mode de réalisation, le chemin ohmique comprend un circuit électrique de contrôle comprenant deux circuits à diodes parallèles et en sens opposé, constitués d'au moins une diode par circuit à diodes, lesdits circuits à diodes étant connectés à la première et à la deuxième masse électrique, lesdits circuits à diode étant configurés pour laisser passer le courant dans un sens ou dans l'autre en fonction de la présence d'une perte de la première ou de la deuxième masse électrique. [0015] Selon un mode de réalisation, l'impédance du chemin ohmique est inférieure à 100 rnilliohms [0016] Avantageusement, le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention comprend un bloc de surveillance du courant électrique configuré pour tester périodiquement l'intensité du courant circulant dans le chemin ohmique afin de détecter une perte de la première ou de la deuxième masse, un bloc de commande d'inhibition du courant électrique configuré pour couper le transfert d'énergie issue de la première batterie en cas de perte de la première masse électrique. [0017] Avantageusement, le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention comprend par ailleurs un bloc d'interface de diagnostic configuré pour communiquer à une unité de contrôle du deuxième réseau électrique toute information de perte de la première ou de la deuxième masse électrique. [0018] Avantageusement, le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention présente une alimentation électrique propre et dédiée audit dispositif de gestion de perte de masse. [0019] La présente invention vise également un véhicule électrique automobile comprenant au moins un équipement électrique couplé à un dispositif de gestion de perte de masse tel que brièvement décrit ci-dessus. [0020] La présente invention vise aussi un procédé de gestion de perte de masse pour un équipement électrique, ledit équipement électrique étant connecté à un premier réseau électrique présentant une première masse, d'une part, et à un deuxième réseau électrique présentant une deuxième masse, d'autre part, un chemin ohmique étant établi entre la première et la deuxième masses, ledit procédé comprenant : [0021] la réalisation d'un test périodique de l'intensité du courant circulant dans le chemin ohmique afin de détecter une perte de la première ou de la deuxième masse, [0022] l'arrêt du transfert d'énergie issue de la première batterie en cas de perte de la première masse électrique. [0023] Avantageusement, le procédé comprend par ailleurs la transmission à une unité de contrôle du deuxième réseau électrique de toute information de perte de la première ou de la deuxième masse électrique. Brève description des dessins [0024] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : [0025] [fig.1] illustre schématiquement un équipement comprenant une alimentation multi-tension embarquée et couplé à un dispositif de gestion de perte de niasse selon l'invention. [0026] [fig.2] illustre schématiquement la structure interne du dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention. [0027] [fig.3] illustre schématiquement le fonctionnement du dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention avec une perte de courant du côté du réseau 12 V. [0028] [fig.4] illustre schématiquement le fonctionnement du dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention avec une perte de courant du côté du réseau 48 V. [0029] Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. [0030] DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE FORME DE REALISATION DE L'INVENTION [0031] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus particu- lièrement à une mise en oeuvre du dispositif selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention. [0032] En outre, dans les modes de réalisations ci-après décrits, il est fait référence à des réseaux électriques embarqués fonctionnant respectivement en 48 V et en 12 V, sans que cela soit une limitation de l'invention. En effet, l'invention fonctionne de façon identique dans le contexte de réseaux électriques fonctionnant à des tensions différentes de 48 V et de 12 V. [0033] La figure 1 représente un schéma d'un dispositif de gestion des masses selon l'invention, pour un équipement électrique, notamment d'un véhicule, ledit équipement électrique comprenant une alimentation multi-tension embarquée, en particulier des alimentations 12 V et 48 V, avec par exemple un réseau 48 V interconnecté avec un réseau 12 V du véhicule. [0034] Comme cela est connu, des tensions et des fuites de courant se produisent en cas de perte de masse. En outre, des tensions transitoires peuvent dépasser une tension maximale admissible du réseau 48 V électrique 9 et/ou celle du réseau 12 V électrique 15, et endommager les composants et appareils électrique connectés sur ces réseaux. De plus, pendant une perte de masse, la communication entre les appareils du réseau 48 V électrique 9 et ceux du réseau 12 V électrique 15 est interrompue. Aucune donnée de diagnostic ne peut alors être envoyée à une unité de contrôle 12, par exemple une unité de contrôle moteur d'un véhicule, afin de l'alerter d'une panne. [0035] Pour remédier à cela, selon l'invention, un circuit électrique connecté à une première masse électrique 10, ainsi qu'à une deuxième masse électrique 11 et à une interface de signal 12 V 6 est ajouté au système d'alimentation électrique du véhicule. La première masse électrique 10 et la deuxième masse électrique 11 sont reliées, via ledit circuit électrique, par un chemin ohmique. Selon un mode de réalisation, ledit circuit électrique comprend deux circuits à diodes, 19 et 20, constitués d'au moins une diode par circuit, et une résistance de mesure 21, le seuil maximum d'impédance de ce chemin ohmique étant par exemple de cent milliohms afin d'éviter toute fausse détection de courant pouvant être engendrée par du bruit électrique. [0036] Le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention est configuré pour détecter une perte de la première masse ou de la deuxième masse et pour couper, en cas de perte de masse, le transfert d'énergie sans générer de surtensions et de sur- 6 intensité aux composants et à l'interface de signal 12 V 6 et au réseau 12 V électrique 15. [0037] Les informations de diagnostic relatif à une éventuelle perte de la première ou de la deuxième niasse sont avantageusement enregistrées et envoyées à l'unité de contrôle 12 précitée. Ladite unité de contrôle moteur détermine ensuite la stratégie de l'équipement électrique. [0038] Selon un mode de réalisation, l'équipement électrique pour lequel le dispositif de gestion de perte de masse est mis en oeuvre est un convertisseur de tension continue-continue 1. [0039] Un transfert d'énergie est réalisé à partir du réseau 48 V électrique 9 vers le réseau 12 V électrique 15, une première batterie 8 fournissant une tension de l'ordre de 48 V à l'équipement électrique par une première entrée d'alimentation 2 du convertisseur 1 incluant une première sortie 3 vers la première masse électrique 10 du réseau 48 V électrique 9, tandis qu'une deuxième batterie 13 fournit une tension de l'ordre de 12 V au réseau 12 V électrique 15. L'équipement électrique est relié au réseau 12 V électrique 15 par une deuxième sortie d'alimentation 4 du convertisseur 1 incluant une deuxième entrée 5 vers la deuxième masse électrique 11 du réseau 12 V électrique 15. La deuxième entrée 5 et la deuxième masse électrique 11 du réseau 12 V électriquel 5 permettent d'éviter les problèmes de tension et de courants transitoires du réseau 12 V électrique 15. [0040] La première sortie 3 vers la première masse électrique 10 du réseau 48 V électrique 9 et la deuxième entrée 5 vers la deuxième masse électrique 11 du réseau 12 V électrique 15, la première batterie 8 et la deuxième batterie 13, ainsi qu'un module d'équipements électriques 14 sont reliés à la masse du châssis 7 du véhicule. Le convertisseur 1 est reliée à l'unité de contrôle du moteur 12 par une interface de signal 12 V 6 assurant la communication entre les appareils du réseau 48 V électrique 9 et du réseau 12 V électrique 15. [0041] Enfin, le convertisseur 1 est également relié au module d'équipements électriques 14 du réseau 12 V électrique 15. Le convertisseur 1 de tension continue en tension continue peut également être réversible pour alimenter le réseau 48 V électrique 9 à partir du réseau 12 V électrique 15. [0042] La figure 2 représente un schéma de la structure interne du dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention, comprenant un circuit électrique avec un premier circuit à diodes 19 et un deuxième circuit à diodes 20 ainsi qu'une résistance de mesure 21 établissant un chemin électrique faiblement ohmique entre les deux sorties de masse 3 et 5. Les deux circuits à diodes 19 et 20 sont connectées en parallèle et en sens opposé à la première sortie 3 vers de la première masse électrique 10 du réseau 48 V électrique 9 et à la deuxième entrée 5 vers la deuxième masse électrique 11 du 7 réseau 12 V électrique 15, afin de laisser passer le courant dans un sens ou dans l'autre en fonction de la perte de la première masse électrique 10 du réseau 48 V électrique 9 ou de la deuxième masse électrique 11 du réseau 12 V électrique 15. [0043] Sur le plan fonctionnel, le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention comprend un bloc de surveillance et de détection du courant électrique 17, un bloc de commande d'inhibition du courant électrique 16 et un bloc d'interface de diagnostic 18. [0044] Pour détecter une perte de niasse, le dispositif de gestion de perte de masse selon l'invention comprend un bloc de surveillance et de détection du courant électrique 17. Ce bloc de surveillance et de détection du courant électrique 17 comprend un test périodique avec un générateur de courant appliqué à la deuxième sortie 5 vers la deuxième masse électrique 11 du réseau 12 V électrique 15 et un comparateur pour surveiller un seuil de détection de courant. [0045] Plus précisément, cc test périodique consiste à mesurer l'intensité du courant circulant dans le dispositif pendant une période par exemple égale à au moins dix secondes. Cette période peut varier en fonction de l'équipement électrique, de ses composants et de leurs caractéristiques électriques. L'intensité de courant circulant dans le dispositif doit alors être comprise entre une valeur minimale et une valeur maximale d'intensité de courant. Le seuil de détection de courant peut être identique selon que le courant soit alimenté par le réseau 48 V électrique 9 ou par le réseau 12 V électrique 15. [0046] Le seuil de détection est par exemple fixé à trois ampères. [0047] Les figures 3 et 4 montrent le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le courant électrique 22 provenant de la première batterie 8 est drainé et circule de l'alimentation du réseau 48 V électrique 9 vers le convertisseur de tension continue-continue 1 en passant par la première entrée d'alimentation 2. Le courant électrique 23 provenant de la batterie 13 est également drainé et circule de l'alimentation du réseau 12 V électrique 15 vers le convertisseur 1 en passant par la deuxième entrée d'alimentation 4. [0048] La figure 3 représente un schéma illustrant la perte de la deuxième masse électrique 11. Le test périodique de générateur de courant du bloc de surveillance 25 et de détection du courant électrique 17 est appliqué. L'intensité de courant 23 entre dans le dispositif par l'entrée d'alimentation 4 du convertisseur 1 et passe par la résistance de mesure 21 ; sa valeur est par exemple comprise entre zéro et quatre ampères. Le courant 23 est entraîné par le circuit à diodes 20 vers la sortie 3 du convertisseur 1. Lors de la perte de la deuxième masse électrique 11, le seuil de courant est détecté pendant le passage dans la résistance de mesure 21 et un diagnostic de perte de la deuxième masse électrique 11 est alors avantageusement envoyé par l'interface de 8 signal 12 V 6 à l'unité de contrôle 12. [0049] Le courant électrique total 24 sortant par la sortie 3 vers la niasse de puissance 10 du réseau 48 V électrique 9 est alors égal à la somme du courant électrique 22 avec le courant électrique 23. [0050] La figure 4 représente un schéma simplifié illustrant la perte de masse de puissance et montrant le bloc de surveillance et de détection du courant électrique 17. L'intensité de courant 22 entre dans le dispositif par l'entrée d'alimentation 2 du convertisseur 1, sa valeur étant, selon un exemple, supérieure à quatre ampères. Le courant 22 est entraîné par le circuit à diodes 19 vers la sortie 5 du convertisseur 1, en passant par la résistance de mesure 21. Lors de la perte de la première masse électrique 10, le seuil de courant est détecté pendant le passage dans la résistance de mesure 21. Le courant circulant dans la résistance de mesure 21 est, selon l'exemple, supérieur à quatre ampères. Un diagnostic de perte de la deuxième masse électrique 11 est alors envoyé par l'interface de signal 12 V 6 à l'unité de contrôle 12. [0051] Le courant électrique total 24 sortant par la sortie 5 vers la deuxième niasse électrique 11 est alors égal à la somme du courant électrique 22 avec le courant électrique 23. [0052] Grâce au faible chemin ohmique existant entre la masse de puissance (première niasse) et la masse de signal (deuxième niasse), lors d'une perte de masse, une fuite de courant est d'abord drainée vers la masse restante puis vers la niasse du châssis. Ainsi, toute fuite de courant entre l'alimentation du réseau 48 V et les composants latéraux du réseau 12 V est évitée, de même que tout risque de sous-tension ou de surtension au niveau du réseau 12 V. Avantageusement, il n'est alors pas nécessaire d'introduire des interrupteurs dédiés au niveau des deux réseaux 48 V et 12 V afin de réaliser une isolation galvanique. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]