Brevet FR3106707A1 — publié le 20210730

Dispositif (1) apte à traiter un signal contrôle pilote (CP) présentant au moins deux modes : continu ou alternatif PWM, et à produire un signal de détection (SD) binaire dont l’état est indicatif du mode, le dispositif (1) comprenant un doubleur de tension (D) et un comparateur (C). Figure d’abrégé : Figure 4 Dispositif de traitement d’un signal contrôle pilote L’invention concerne le domaine de l’électronique automobile. Plus particulièrement, l’invention adresse le problème de la détection d’un alternat PWM dans un signal contrôle pilote. La norme IEC 61851 définit les caractéristiques d’un signal contrôle pilote CP. Ce signal contrôle pilote CP est utilisé entre un véhicule électrique et une station de charge, afin d’échanger des informations. Tel qu’illustré à la figure 1, ce signal contrôle pilote CP peut prendre différents modes. Le véhicule électrique fait varier le niveau de tension max pour rendre compte de son mode. Ainsi une tension max de +12V indique une absence de connexion entre le véhicule électrique et la station de charge. Après la connexion du véhicule électrique à la station de charge, la tension max est de +9V tant que la charge n’est pas effective et de +6V lorsque le véhicule active la charge. La station de charge fait varier la fréquence pour rendre compte de son mode. Ainsi le signal est continu tant que la station de charge n’est pas prête à charger et devient un signal alternatif PWM (signal à modulation de largeur d’amplitude ou « pulse width modulation » en anglais) lorsque la station de charge est prête à charger. Les modes du véhicule électrique et de la station de charge étant portés par des modalités de natures différentes (amplitude et fréquence) peuvent être combinés. Ainsi, tel qu’illustré à la figure 1, le signal contrôle pilote CP peut prendre les différents modes suivants. M1 : le véhicule électrique et la station de charge sont déconnectés : le signal présente une tension max de +12V indiquant la déconnexion et est continu indiquant que la station de charge n’est pas prête à charger. M2 : le signal présente une tension max de +9V indiquant la connexion et que le véhicule électrique ne charge pas, et est continu indiquant que la station de charge n’est pas prête. M3 : le signal devient alternatif PWM indiquant que la station de charge est prête à charger. M4 : le signal présente une tension max de +6V indiquant que le véhicule électrique charge et est alternatif PWM indiquant que la station de charge est apte à charger. M5 : le signal redevient continu indiquant que la station de charge n’est plus apte à charger. M6 : la tension max passe de +6V à +9V indiquant que le véhicule électrique a stoppé la charge. M7 : le signal redevient alternatif PWM indiquant que la station de charge est à nouveau prête à charger. M8 : la tension max passe de +9V à +6V indiquant que le véhicule électrique a repris la charge. M9 : la tension max passe de +6V à +9V indiquant que le véhicule électrique a stoppé la charge. M10 : la tension max passe de +9V à +12V indiquant une déconnexion. Le véhicule électrique embarque un calculateur dont une des fonctions est de gérer la charge. Ce calculateur est en sommeil lorsqu’il n’est pas utilisé. Le problème adressé par l’invention est de réveiller ce calculateur lorsqu’une charge doit être réalisée. Ceci se produit lorsque le véhicule électrique est connecté à la station de charge et que la station de charge est apte à charger. Aussi l’objectif de l’invention est de produire un signal, typiquement continu, apte à réveiller le calculateur, sur une détection de présence d’un signal alternatif PWM dans le signal contrôle pilote CP. Avant que le véhicule électrique ne soit connecté à la station de charge il est en mode veille. Ce mode veille pouvant durer très longtemps en cas d’inutilisation prolongée du véhicule il est fortement souhaitable que la détection du signal alternatif PWM ne consomme aucune énergie provenant du véhicule électrique. Afin de résoudre ce problème, le dispositif de traitement du signal contrôle pilote CP selon l’invention est tel qu’il puise l’énergie nécessaire à la détection du signal alternatif PWM, dans le signal contrôle pilote CP lui-même. Pour cela, l’invention a pour objet un dispositif de traitement d’un signal contrôle pilote présentant au moins deux modes : continu ou alternatif PWM, et à produire un signal de détection binaire dont l’état est indicatif du mode, où le dispositif comprend un doubleur de tension et un comparateur. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le signal contrôle pilote est tel que défini par la norme IEC 61851, - le doubleur de tension est un doubleur de tension de Greinacher, - le doubleur de tension de Greinacher comprend une première capacité dont une première borne est connectée à une entrée du doubleur de tension et du dispositif apte à recevoir le signal contrôle pilote, une première diode dont l’anode est connectée à la masse et la cathode est connectée à une deuxième borne de la première capacité, une deuxième diode dont l’anode est connectée à la cathode de la première diode et la cathode est connectée à une sortie du doubleur de tension, une deuxième capacité dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension et une deuxième borne est connectée à la masse et une résistance dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension et une deuxième borne est connectée à la masse, - le comparateur comprend une diode Zener dont la cathode est connectée à la sortie du doubleur de tension et à l’entrée du comparateur, - le comparateur comprend encore un premier transistor de type NPN dont la base est connectée à l’anode de la diode Zener et l’émetteur est connecté à la masse et un deuxième transistor de type PNP dont la base est connectée au collecteur du premier transistor, l’émetteur est connecté à une tension d’alimentation et le collecteur est connecté à la sortie du comparateur et du dispositif et produit le signal de détection. Dans un deuxième aspect, l’invention concerne une application au réveil d’un calculateur pour véhicule électrique, lors de la connexion du véhicule électrique à une station de charge active. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : déjà décrite, illustre un signal contrôle pilote, représente un doubleur de tension de Villard, représente un doubleur de tension de Greinacher représente un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, montre un diagramme comparatif des différents signaux. En référence à la figure 4, montrant un mode de réalisation, l’invention concerne un dispositif 1 apte à traiter un signal contrôle pilote CP. Un tel signal contrôle pilote CP présente, comme par exemple décrit précédemment, au moins deux modes : continu ou alternatif PWM. Ce signal CP est appliqué en entrée du dispositif 1. Le dispositif 1 traite ce signal afin de détecter la présence ou non d’un alternat PWM. Le dispositif 1 produit en sortie un signal de détection SD. Ce signal de détection est binaire, soit deux états, et son état est indicatif du mode : présence d’un alternat PWM ou absence d’un alternat PWM, le signal contrôle pilote CP étant continu. Sachant comme détaillé précédemment que l’on souhaite une faible ou une absence de consommation électrique de veille par le dispositif 1, ce dernier est conçu pour s’alimenter sur le signal contrôle pilote CP lui-même. Pour cela, il a été trouvé qu’une réutilisation d’un circuit connu, mais pour une application totalement différente, pouvait avantageusement répondre au problème posé. Un circuit, dont la famille est génériquement connue sous le nom de doubleur de tension D, permet en effet avantageusement, combiné avec un comparateur C de réaliser la fonction souhaitée. Comme son nom l’indique un doubleur de tension D est un circuit qui permet d’obtenir en sortie une tension égale à deux fois la tension d’entrée. Plus particulièrement un doubleur de tension D transforme une tension alternative oscillant entre -V et +V en une tension alternative oscillant entre 0 et 2V. Pour cela des condensateurs et des éléments actifs (diode, transistor, …) sont utilisés. Le principe d’un doubleur de tension, peut être illustré par le doubleur de tension le plus simple de la famille, le doubleur de tension de Villard, illustré à la figure 2. Ce circuit comprend une capacité C2 en série, soit entre l’entrée En et la sortie So, et une diode D1 en parallèle, soit connectée par sa cathode à la capacité C2 côté sortie So et par son anode à la masse. La masse est repérée Gnd (de l’anglais « Ground » ou masse) sur les schémas. La capacité C2 est chargée lors de l’alternance négative à l’amplitude maximale +V de la tension alternative fournie en entrée En. La tension de sortie So est égale à la tension alternative d’entrée à laquelle s’ajoute la tension constante +V issue de la capacité C2. La résistance R1, qui n’appartient pas stricto sensu au doubleur de tension de Villard permet de décharger la capacité C2 entre deux détections. Selon l’invention, un doubleur de tension D n’est pas directement utilisé pour la fonction de doublage. L’invention cherche à discriminer un signal continu d’un signal alternatif PWM. La capacité C2 en série en entrée, présente dans tous les doubleurs de tension D de la famille, assure une suppression du continu. Au contraire, en présence d’un signal alternatif en entrée En, une charge cumulative de la capacité C2, à chaque alternance négative, permet sous un temps réglable de produire une tension présentant une certaine valeur, afin de ne pas être confondue avec un parasite, et ainsi apte à dépasser un seuil déterminé par le comparateur C. Ladite charge cumulative assure qu’une certaine valeur peut être atteinte, le cas échéant en nécessitant plus de temps, y compris avec un rapport cyclique du PWM très déséquilibré ne chargeant que peu la capacité C2. Aussi, il ressort que tous les doubleurs de tension D de la famille sont aptes à être utilisés pour l’invention. Il peut être cité, à titre illustratif : doubleur de tension de Villard, doubleur de tension de Greinacher, doubleur de tension de Delon, doubleur de tension à pompe de charge, doubleur de tension de Dickson, etc. Selon une autre caractéristique de l’invention, le doubleur de tension de Greinacher, illustré à la figure 3, est préféré. Un doubleur de tension de Greinacher est un doubleur de tension de Villard complété par un détecteur de crête, comprenant une deuxième diode D2 et une deuxième capacité C1. Ce détecteur de crête permet de limiter les oscillations de la tension de sortie So. Aussi il apporte une plus grande robustesse au regard du problème résolu et notamment en cas de rapport cyclique très déséquilibré, en évitant un possible « effet sonnette ». Un tel doubleur de tension D reste cependant simple en ce qu’il ne nécessite que deux diodes et deux capacités. Ici encore, la résistance R1, qui n’appartient pas stricto sensu au doubleur de tension de Greinacher permet de décharger la capacité C2 entre deux détections. Selon une autre caractéristique, le dispositif 1 selon l’invention est appliqué à un signal contrôle pilote CP tel que défini par la norme IEC 61851. Le doubleur D reçoit en entrée le signal de tension CP et produit en sortie le signal de tension intermédiaire IN. Le comparateur C reçoit en entrée ledit signal de tension intermédiaire IN et produit en sortie le signal de tension de détection SD. Selon une autre caractéristique, en référence à la figure 3 ou 4, un doubleur de tension de Greinacher comprend une première capacité C2 dont une première borne est connectée à une entrée du doubleur de tension D et du dispositif 1 apte à recevoir le signal contrôle pilote CP, une première diode D1 dont l’anode est connectée à la masse et la cathode est connectée à une deuxième borne de la première capacité C2, une deuxième diode D2 dont l’anode est connectée à la cathode de la première diode D1 et la cathode est connectée à une sortie du doubleur de tension D (qui est aussi une entrée du comparateur C), une deuxième capacité C1 dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension D et une deuxième borne est connectée à la masse et une résistance R1 dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension D et une deuxième borne est connectée à la masse. Selon une autre caractéristique, le comparateur C comprend une diode Zener Z1 en série, dont la cathode est connectée à la sortie du doubleur de tension D et à l’entrée du comparateur C. Ladite diode Zener Z1 assure principalement la fonction de comparaison/détection. La tension caractéristique de cette diode Zener Z1 est telle qu’elle détecte un signal PWM même de plus faible amplitude en tension, tout en rejetant de possibles parasites. L’amplitude de tension la plus faible est comprise entre -12V et +3V, soit 15V. Aussi, une tension caractéristique de la diode Zener Z1 satisfaisante est ici prise égale à 7,5V. Le comparateur C comprend encore un premier transistor T1, de type NPN, dont la base est connectée à l’anode de la diode Zener Z1 et l’émetteur est connecté à la masse. Ce premier transistor T1 assure, en réalisant une commutation, une binarisation du signal de détection SD et réalise avec la diode Zener Z1, la fonction de comparaison/détection. Un deuxième transistor T2, de type PNP, dont la base est connectée au collecteur du premier transistor T1, l’émetteur est connecté à une tension d’alimentation V et le collecteur est connecté à la sortie du comparateur C et du dispositif 1 et produit le signal de détection SD. Ce deuxième transistor T2 assure plus particulièrement une adaptation de niveau : le signal de détection SD produit est ainsi binaire avec un état à 0V (masse) en l’absence d’un signal PWM et un état à la tension V en présence d’un signal PWM. La tension V est ainsi choisie en fonction du besoin du signal SD. En référence à la figure 5 est illustré le comportement du dispositif 1 selon le circuit de la figure 4. Le diagramme en fonction du temps en abscisse figure des tensions en ordonnées. Les trois courbes sont synchrones afin de pouvoir être comparées. Elles ont été décalées verticalement afin d’améliorer la lisibilité comparative. La courbe IN est décalée de 30V et la courbe SD de 50V. Le signal CP est initialement continu avec une valeur 0V. A t1 CP passe, toujours en continu à une valeur +9V. Il peut être observé une très légère remontée, depuis une valeur 0V, de IN en réponse mais qui ne perdure pas et décroît à nouveau ensuite. SD n’est pas impacté, du fait de son seuil d’entrée conféré par Z1. Ensuite, à t2 CP devient PWM avec une variation comprise entre -12V et +9V. il peut être observé la réponse de IN qui croit progressivement, à chaque cycle de l’alternat. Cette croissance peut être plus ou moins rapide en fonction du rapport cyclique du PWM. Cependant en quelques cycles, t3 est atteint, où la tension IN atteint et dépasse le seuil du comparateur, entraînant un changement d’état de SD, qui de 0V passe à la tension +V, ici 12V. Avec un PWM oscillant entre -12V et +9V, le signal IN atteint une valeur qui oscille entre 7,2 et 8,1 V et qui permet de modifier l’état de la diode Zener Z1. A t4, le PWM s’arrête et CP redevient continu. Il s’ensuit une chute de In, rapidement détectée par le comparateur C, qui entraîne un changement d’état de SD, qui repasse à 0V. Le temps en abscisses, chiffré en secondes, illustre le temps de réponse, de l’ordre du 1/100 ème , du dispositif 1. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif 1 est utilisé pour réveiller un calculateur pour véhicule électrique, lors de la connexion du véhicule électrique à une station de charge active. Cette connexion transporte un signal contrôle pilote CP. Ce signal CP alimente le dispositif 1, disposé côté véhicule, qui détecte la présence d’un signal alternatif PWM lorsque la station de charge est prête et produit un signal de détection SD apte à réveiller le calculateur. Le dispositif 1 ne nécessite aucune alimentation pour réaliser la détection et ainsi ne consomme rien durant toutes les phases de veille/attente. La batterie véhicule n’est pas sollicitée. L’alimentation +V, qui alimente le deuxième transistor T2 n’est sollicitée que pour adapter le niveau du signal de détection SD, une fois ladite détection réalisée. Ainsi le dispositif 1 est sans consommation électrique en veille. Dans toute la présente, véhicule électrique inclut véhicule hybride. L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. 1 : dispositif, C : comparateur, C1, C2 : capacité, CP : signal contrôle pilote, D : doubleur de tension, D1, D2 : diode, En : entrée, Gnd : masse, IN : signal intermédiaire, M1-M10 : modes, R1 : résistance, SD : signal de détection So : sortie, t1-t4 : instants, T1, T2 : transistors. Dispositif (1) de traitement d’un signal contrôle pilote (CP) présentant au moins deux modes : un mode continu où le signal contrôle pilote (CP) comporte un signal continu ou un mode alternatif où le signal contrôle pilote (CP) comporte un signal alternatif PWM, et apte à produire un signal de détection (SD) binaire dont l’état est indicatif du mode, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend un doubleur de tension (D) et un comparateur (C). Dispositif (1) selon la revendication 1, où le signal contrôle pilote (CP) est tel que défini par la norme IEC 61851. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, où le doubleur de tension (D) est un doubleur de tension de Greinacher. Dispositif (1) selon la revendication 3, où le doubleur de tension de Greinacher comprend une première capacité (C2) dont une première borne est connectée à une entrée du doubleur de tension (D) et du dispositif (1) apte à recevoir le signal contrôle pilote (CP), une première diode (D1) dont l’anode est connectée à la masse (Gnd) et la cathode est connectée à une deuxième borne de la première capacité (C2), une deuxième diode (D2) dont l’anode est connectée à la cathode de la première diode (D1) et la cathode est connectée à une sortie du doubleur de tension (D), une deuxième capacité (C1) dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension (D) et une deuxième borne est connectée à la masse (Gnd) et une résistance (R1) dont une première borne est connectée à la sortie du doubleur de tension (D) et une deuxième borne est connectée à la masse (Gnd). Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, où le comparateur (C) comprend une diode Zener (Z1) dont la cathode est connectée à la sortie du doubleur de tension (D) et à l’entrée du comparateur (C). Dispositif (1) selon la revendication 5, où le comparateur (C) comprend encore un premier transistor (T1) de type NPN dont la base est connectée à l’anode de la diode Zener (Z1) et l’émetteur est connecté à la masse (Gnd) et un deuxième transistor (T2) de type PNP dont la base est connectée au collecteur du premier transistor (T1), l’émetteur est connecté à une tension d’alimentation (V) et le collecteur est connecté à la sortie du comparateur (C) et du dispositif (1) et produit le signal de détection (SD). Application au réveil d’un calculateur pour véhicule électrique, lors de la connexion du véhicule électrique à une station de charge active l’aide d’un dispositif de traitement selon l’une des revendications précédentes.