WO2018055251A1 - Pulseur d'air pour vehicule automobile alimente par deux tensions - Google Patents

Pulseur d'air pour vehicule automobile alimente par deux tensions Download PDF

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WO2018055251A1
WO2018055251A1 PCT/FR2017/052280 FR2017052280W WO2018055251A1 WO 2018055251 A1 WO2018055251 A1 WO 2018055251A1 FR 2017052280 W FR2017052280 W FR 2017052280W WO 2018055251 A1 WO2018055251 A1 WO 2018055251A1
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WO
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switch
voltage
air blower
module
main switch
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2017/052280
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English (en)
Inventor
Jonathan FOURNIER
William LAPIERRE
Mickael Bigey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric

Definitions

  • the air blower comprises a communication bus on which air flow instructions can be sent to it and a connection interface with a power supply network, said high power power supply network, which provides strong tension.
  • the communication bus is powered by the same power supply network as the control elements.
  • the invention proposes an air blower for a motor vehicle adapted to be powered by a first voltage and a second voltage, according to which the air blower comprises:
  • a second connection interface with a communication bus; a functional module connected to the first connection interface;
  • a main switch connected to the functional module adapted to pass signals on the communication bus;
  • a first protection module adapted to isolate the communication bus from the power supply network when there is an overvoltage between the functional module and the second connection interface, said first protection module comprising:
  • a secondary switch adapted to open when said overvoltage exists so as to open the main switch
  • said second protective switch adapted to open so as to open the secondary switch.
  • Opening the secondary switch prevents currents flowing from the power supply network to the communication bus. This makes it possible to protect the communication bus against an overvoltage.
  • the air blower may further comprise one or more additional characteristics from the following:
  • said microcontroller comprises:
  • a first input adapted to measure the first voltage between the functional module and the secondary switch
  • the signals are low logic signals.
  • said overvoltage is generated by a short circuit in the power supply network.
  • the air blower further comprises a main return resistance adapted to ensure the opening of the main switch when said overvoltage.
  • the air blower further comprises a secondary resistor adapted to ensure the opening of the secondary switch when said overvoltage.
  • the air blower further comprises a base resistor adapted to ensure the closure of the secondary switch when a current flows in said secondary switch.
  • the air blower further comprises a self-resettable fuse adapted to protect the communication bus against an overcurrent. This makes it possible to protect said communication bus.
  • the air blower further comprises a tertiary anti-return diode adapted to ensure that the main switch remains open.
  • the air blower further comprises a protection diode adapted to protect the main switch against an increase of said first voltage. This prevents it from being damaged.
  • the first voltage is lower than the second voltage.
  • the first voltage is substantially equal to 12Volts.
  • the second voltage is substantially equal to 48Volts.
  • the first voltage is generated from the second voltage. It is therefore fixed and does not undergo variations from a battery voltage for example.
  • the air blower comprises a voltage regulator adapted to generate the first voltage from the second voltage.
  • the communication bus is a LIN bus or a PWM bus.
  • a LIN bus allows you to use only one wire for sending and receiving signals. Thus, only one wire is used for two different functions, namely a diagnostic function and a setpoint function. It is also possible to use any other type of communication bus that makes it possible to have bidirectional communication.
  • a PWM bus is used to receive or send signals with a controlled duty cycle.
  • the functional module comprises a control module adapted to be powered by the first voltage and to receive and / or transmit signals via the communication bus.
  • the functional module can thus exchange information with another electronic device via its control module. It can send diagnostic information and receive set information.
  • the functional module comprises at least one driving load powered by the second voltage and at least one associated driving element powered by the first voltage, said driving element being adapted to drive said at least one driving load.
  • said control element is adapted to control the current of said driving load.
  • the main switch is disposed near the second connection interface. This minimizes the communication link between the main switch and the second connection interface. Thus, it protects said communication link against a short circuit that could occur between the main switch and the second connection interface.
  • the first connection interface is connected to a common ground
  • the air blower further comprises a second protection module adapted to isolate the bus from communication of the power supply network during a loss of the common ground.
  • the second protection module comprises:
  • the first protection module is used to protect the communication bus against a common loss of mass. This reduces the cost and complexity of the architecture of the air blower 1 for the protections.
  • the invention also applies to an electric heating device for a motor vehicle.
  • an electric heater for a motor vehicle adapted to be powered by a first voltage and a second voltage, wherein the electric heating device comprises:
  • a first connection interface with a power supply network adapted to supply the second voltage
  • a main switch connected to the functional module adapted to pass signals on the communication bus;
  • a first protection module adapted to isolate the communication bus from the power supply network when there is an overvoltage between the functional module and the second connection interface, said first protection module comprising:
  • a secondary switch adapted to open when said overvoltage exists so as to open the main switch
  • said second protective switch adapted to open so as to open the secondary switch.
  • FIG. 1 represents a diagram according to a non-limiting embodiment of the invention of an air blower for a motor vehicle, said blower being supplied by a first and by a second voltage and connected to a bus of communication and comprising a first overvoltage protection module and a second protection module against loss of mass;
  • FIG. 2a shows a diagram of the air blower of Figure 1 with the detail of the electronic components of the first protection module according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 2b shows a diagram of the air blower of Figure 1 with the detail of the electronic components of the second protection module according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 3 shows a diagram of the air blower of Figure 1 when there is a short circuit in the power supply network according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 4 shows a diagram of the air blower of Figure 1 when the mass is lost according to a non-limiting embodiment
  • - Figure 5 shows a diagram of the air blower of Figure 1 when it receives signals from another electronic device, according to a non-limiting embodiment
  • - Figure 6 shows a diagram of the air blower of Figure 1 when it sends signals to another electronic device, according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 7 shows a flowchart illustrating the operation of a main switch of the air blower of Figure 1 according to a non-limiting embodiment.
  • the air blower 1 for a motor vehicle is described with reference to Figures 1 to 7 according to a non-limiting embodiment.
  • motor vehicle we mean any type of motorized vehicle.
  • an air blower 1 is used in an air conditioning, ventilation and / or heating device (not shown), called in English HVAC "Heating Ventilation and Air Conditioning", for a motor vehicle or for cooling the motor (not shown) of the motor vehicle.
  • the air blower 1 is powered by a first voltage U1 and a second voltage U2.
  • the first voltage U1 is generated from the second voltage U2.
  • a G48 power supply network is adapted to provide the second voltage U2. In the remainder of the description, the terms power supply network and network will be used interchangeably.
  • a second ILW connection interface with a BLW communication bus a functional module 1 1 connected to the first connection interface I48;
  • a main switch Q2 connected to the functional module 1 1 and adapted to pass DAT signals on the communication bus BLW;
  • a first protection module 10 adapted to isolate the BLW communication bus of the G48 power supply network when there is a USS overvoltage between the functional module 1 1 and the second ILW connection interface.
  • the air blower 1 is part of a NLW communication network.
  • a USS overvoltage appears between the functional module 1 1 and the second connection interface ILW, when there is a short circuit CC in the functional module 1 1.
  • Such a short circuit CC is taken as a non-limiting example in the following description.
  • a DC short circuit in the functional module 1 1 will also be simply cited as short circuit DC. It will be noted that when a DC short circuit occurs in the functional module 1 1, it means that the elements of the functional module 1 1 whose DLW control module will be defective are destroyed.
  • the first protection module 10 makes it possible to protect the communication bus BLW against said currents and voltages.
  • the first protection module 10 will make it possible to isolate the second connection interface ILW and consequently the communication bus BLW from a dangerous voltage, namely from said overvoltage USS.
  • this second ILW connection interface which is dimensioned for a low voltage (here 12V) can not withstand too great a voltage, for example greater than 40V.
  • the first protection module 10 comprises:
  • an overvoltage detection module 100 comprising a microcontroller MC adapted to:
  • the network G48 is connected to a battery (not shown) of the motor vehicle which is a voltage generator.
  • This protection diode D3 is adapted to protect the main switch Q2 against an increase of the first voltage U1, in particular against a too high voltage between its gate G and its source S. Indeed, if a fault occurs on the node N1 , the first voltage U1 it provides can greatly increase and end up on the gate-source voltage V G s of the main switch Q2 so as to damage it. In an example non-limiting, a defect can occur in the case of a fault of the alternator or the starter of the motor vehicle.
  • An electrical node N1 connects the functional module 1 1 to the second connection interface ILW via the secondary switch Q6 and the main switch Q2 described below.
  • a potential difference of 48V-0V between this third node N3 and the communication bus BLW (all the functional module 1 1 being mounted up to the potential of 48V) which causes the creation of a current i3 (illustrated in FIG. 3) between said third node N3 and said communication bus BLW.
  • the first protection module 10 (in particular the secondary non-return diode D1 1) described below prevents such a current i3 from circulating and thus protects the communication bus BLW and the second connection interface ILW. These are not damaged.
  • the functional module 1 1 comprises at least one driving load 1 10 (illustrated in FIG. 1 and 3) and at least one driving element 1 1 1 (shown in FIGS. 1 and 3) associated for driving the current in said at least one driving load 1 10.
  • an engine support comprising a housing in which the electric motor can be housed.
  • the DLW control module is described below. o Steering module
  • the DLW control module is adapted to be powered by the first voltage U1. It is thus connected to the voltage regulator of the functional module 1 1 and GND common ground via the functional module 1 1. It is connected to the voltage regulator via its pulling resistor R8 and GND common ground via its switch Q8.
  • the DLW control module is adapted to receive and / or transmit DAT signals via the BLW communication bus. It transmits the received signals DAT to the control element 1 1 1 of the functional module 1 1, said control element 1 1 1 interpreting these signals DAT so as to drive the motor loads 1 10.
  • the DAT signals are low logic signals.
  • the low logic DAT signals are 0V signals. . Note that in the case of the LIN protocol, the low logic signals are so-called dominant signals.
  • the external electronic device 2 operates in master mode and comprises a switch Q9 and a pulling resistor R9.
  • the master module 2 is powered by a low power voltage.
  • a slave module 1 and the master module 2 form a communication network NLW.
  • the communication network NLW can comprise a plurality of slave modules 1.
  • the switches Q8 and Q9 are NPN switches.
  • this information indicates short-circuits, overvoltages, under-voltages, over-temperatures, faulty equipment, the electrical consumption of the air blower 1 etc.
  • FIG. 5 illustrates the sending of DAT signals from the master module 2 to the air blower 1 and
  • FIG. 6 illustrates the sending of DAT signals of the air blower 1 to the master module 2.
  • the switch Q9 switches so that signals 0V (corresponding to a logic signal 0) or 12V (corresponding to a logic signal 1) are sent on the communication bus BLW to the slave module 1.
  • the switch Q9 closes, a logic signal 0 is sent, when the switch Q9 opens, a logic signal 1 is sent.
  • Switch Q8 always remains open.
  • the switch Q8 switches so that signals OV (corresponding to a logic signal 0) or 12V (corresponding to a logic signal 1) are sent on the communication bus BLW to the 2.
  • signals OV corresponding to a logic signal 0
  • 12V corresponding to a logic signal 1
  • Switch Q9 remains open to him.
  • the master module 2 when the master module 2 sends DAT signals to the air blower 1, it imposes a zero on the communication bus BLW (in the case where the DAT signals are of low logic) , the latter then being at GND ground potential. For this purpose, it closes its switch Q9.
  • BLW in the case where the DAT signals are of low logic
  • the latter closes its switch Q9.
  • the main switch Q2 On the source S, there is OV and on the grid 12V (since the main switch Q2 receives on its gate G 12V of the connection interface 112).
  • the voltage Vgs of the main switch Q2 is equal to 12V (and therefore greater than a threshold voltage Vgsth) which causes that said main switch Q2 is closed.
  • the DAT signals therefore arrive at the input of the DLW control module.
  • the slave module here the air blower 1
  • the master module 2 when the slave module, here the air blower 1, sends DAT signals to the master module 2, it imposes a zero (in the case where the DAT signals are of low logic) on the drain D of the main switch Q2.
  • the slave module 1 closes its switch Q8.
  • the switch Q8 is closed, the drain D is at ground potential GND, ie at 0V.
  • the communication network NLW comprises a master module 2 and may comprise a plurality of slave modules 1, at least one slave module of which is powered by the first voltage U1 and the second voltage U2.
  • the other slave modules 1 can be powered in the same way or only by the first voltage U1.
  • the communication bus BLW makes it possible to route DAT signals from the master module 2 to all the slave modules 1.
  • a DC short circuit occurs which generates an overvoltage USS on the air blower 1 described above which is a slave module, it disconnects from the communication network NLW thanks to the first protection module 1 0, but the master module 2 and the other slave modules 1 continue to operate without being disturbed by the faulty slave module (the one which has undergone an overvoltage).
  • the NLW communication network is thus protected from a USS overvoltage on one of its slave modules 1.
  • the first protection module 1 0 prevents:
  • the main switch Q2 comprises a freewheel diode D2 (called “body diode”).
  • the freewheeling diode D2 is adapted to ensure the closing of the main switch Q2.
  • the freewheeling diode D2 is arranged between the drain D and the source S of the main switch Q2.
  • a freewheeling diode is conducting when the voltage V A K equal to the potential difference between V at its anode A and V k its cathode K is greater than or equal to a threshold voltage VS2 (given by the manufacturer) .
  • VS2 0.6V.
  • V k when the drain D is at 0V, the voltage V k is at 0V. Moreover, V A is at 1 2V since before the switch Q8 closes, the source of the main switch Q2 was 1 2V (thanks to the pull resistance R9 seen previously). Thus, there is V A K which is equal to 12V, ie greater than 0.6V.
  • the freewheeling diode D2 thus makes it possible to close the main switch Q2 correctly.
  • the first protection module 10 is illustrated in detail in FIG. 2a.
  • the first protection module 10 is adapted to isolate the communication bus BLW from the power supply network G48 when there is a USS overvoltage between the functional module 1 1 and the second connection interface ILW.
  • Such overvoltage USS is found on the first node N1, on the second node N2 and on the third node N3.
  • the first protection module 10 comprises:
  • an overvoltage detection module 100 comprising a microcontroller MC adapted to:
  • a secondary switch Q6 adapted to open when there is such a surge USS so as to open the main power switch Q2;
  • the microcontroller MC is adapted to send it an opening instruction C1.
  • the overvoltage detection module 100 is illustrated in detail in FIG. 2a. ⁇ jcroçgntrôJeur.MC
  • the microcontroller MC is illustrated in detail in FIGS. 2a and 2b.
  • the microcontroller MC comprises:
  • a first input E1 adapted to measure the first voltage U1 between the functional module 1 1 and the second connection interface
  • ILW more particularly between the functional module 1 1 and the secondary switch Q6;
  • a second input E2 adapted to measure a voltage U10 between the functional module 1 1 and the second connection interface ILW, more particularly between the functional module 1 1 and the secondary switch Q 2.
  • the first input E1 is connected to the node N1 between the secondary switch Q6 (described below) and the functional module 11;
  • the second input E2 is connected to the communication line LLW via a sixth node N6;
  • the output S1 is connected to the base B of the second protection switch Q4 (described below);
  • the first voltage U1 on the node N1 is greater than a limit voltage Uth.
  • said first voltage U1 becomes dangerous for the main switch Q2 (when the secondary switch Q6 is closed, the latter being closed by default). It is a USS surge; and or
  • the limit voltage Uth is substantially equal to 22V.
  • the microcontroller MC in order to measure the voltages U1 or U10, the microcontroller MC comprises an analog-to-digital converter or a hysteresis comparator.
  • the microcontroller MC When the microcontroller MC detects a short DC circuit and thus a USS overvoltage, it sends an opening instruction C1 on the base B of the second protection switch Q4. It therefore activates its output S1. For this purpose, the output S1 is grounded. The microcontroller MC thus controls the second protection switch Q4.
  • the second protective switch Q4 On receipt of the opening instruction C1, the second protective switch Q4 opens. It is no longer controlled by the resistance R3 (described if after). Its opening cascades the opening of the secondary switch Q6 and the main switch Q2 as described later in the description. This protects the second ILW communication interface and the BLW communication bus against any USS overvoltage.
  • the voltage U1 / U10 which has exceeded the limit voltage Uth may again fall below the limit voltage Uth during a temporary fault (which has caused said overvoltage USS) in the functional module 1 1.
  • the microcontroller MC sends a closing instruction C2 to the second protection switch Q4 via the output S1. It therefore activates its output S1.
  • the output S1 is put in floating state.
  • the resistor R3 will thus make it possible to drive the second protective switch Q4.
  • the second protective switch Q4 closes. Its closure leads to creating a current between the emitter E and the base B (inverse of the current referenced ib6 in Figures 2a and 2b) of the secondary switch Q6 which closes.
  • the closing of the secondary switch Q6 which brings the voltage U1 of 12V to the gate G of the main switch Q2. The latter therefore closes.
  • the DAT signals can be transmitted again on the LLW communication line.
  • the microcontroller MC transmits an opening setpoint C1 to the second protection switch Q4 (function illustrated by TX (MC, Q4, C1). )). This opens (shown Q4_ST2) and opens the main switch Q2 (shown Q2_ST2).
  • the second protection switch Q4 is adapted to open:
  • the second protection switch Q4 is connected to the voltage regulator which supplies the first voltage U1 via a resistor R3. Note that the second protective switch Q4 is not directly connected to the voltage regulator.
  • the resistor R3 is thus adapted to drive the second protective switch Q4.
  • the resistor R3 is adapted to limit a current that could flow between the voltage regulator and the base B of the second protection switch Q4. Indeed, in this case, without resistance R3, between the voltage regulator and the GND common ground, there would be a short circuit that would generate a current in the second protective switch Q4 a few thousand amperes. Said second protective switch Q4 could not withstand such a strong current.
  • Resistor R3 thus makes it possible to protect said second protective switch Q4 by limiting the current flowing in its base B, referenced Ib4.
  • the resistor R3 is thus sized to have a current Ib4 base B adapted to the second protective switch Q4.
  • Resistor R3 is a so-called "pull-up" resistor.
  • the function of the resistor R3 can be integrated into the microcontroller MC.
  • the microcontroller MC comprises an integrated pull-up resistor at its output S1.
  • the second protective switch Q4 is arranged between the functional module 1 1 and the secondary switch Q6. It is connected to the microcontroller MC as seen previously.
  • the second protective switch Q4 is a bipolar transistor.
  • the bipolar transistor Q4 is of the NPN type. Its collector C is connected to the base resistor R14 (described later), its emitter E is connected to the GND common ground (via the secondary non-return diode D1 1 described below), its base B is connected to the microcontroller MC, more particularly at its exit S1. In this way it can be controlled on opening and closing by said microcontroller MC.
  • the third node N3 connects in particular the functional module 1 1 and the second protective switch Q4.
  • the second protection switch Q4 is closed by default. When closed, the second protection switch Q4 is controlled by the resistor R3.
  • the second protective switch Q4 further comprises an internal resistor (illustrated but not referenced) located between its base B and its emitter E and an internal resistor resistor located between the resistor R3 and its base B. These internal return resistors with the resistor R3 make it possible to apply to the emitter E of the second protective switch Q4 the first voltage U1, namely 12V.
  • the fact of using internal return resistors saves space.
  • the second protection switch Q4 opens when the microcontroller MC has detected a surge USS as seen previously.
  • the opening of the second protection switch Q4 causes the base resistor R14 (described below) to be disconnected from the common ground GND.
  • the base B of the secondary switch Q6 is no longer connected to the GND common ground, it becomes floating.
  • the potential 12V is installed therefore. Indeed, thanks to the secondary resistor R15 (described later), the base B of the secondary switch Q6 goes up to 12V.
  • the second protective switch Q4 when the second protective switch Q4 opens, it causes the opening of the secondary switch Q6, and therefore the opening of Q2 (as described below) so that the communication bus BLW is disconnected from the G48 power supply network. It is no longer disturbed by a DC short circuit and therefore by a USS overvoltage.
  • the secondary switch Q6 is closed by default.
  • the second node N2 rises to the potential 48V and a potential difference, here of 48V-0V (DAT signals are emitted) thus appears on the second node N2 and on the module control circuit DLW, which generates the current i2 which flows on the communication bus BLW via the main switch Q2 if the latter is closed and if DAT signals circulate on the communication bus BLW, said DAT signals being at 0V as described. previously.
  • the DLW control module and the BLW communication bus do not support such a current i2 and may therefore be damaged.
  • the secondary switch Q6 (which opened as seen previously following the detection of the overvoltage USS by the microcontroller MC) opens the main switch Q2 and thus prevents such a current i2 to flow in the communication bus BLW (via the second ILW connection interface). The latter is thus protected as well as the second ILW connection interface.
  • the main switch Q2 opens.
  • the air blower 1 further comprises a main return resistor R7.
  • the return resistor R7 is adapted to guarantee the opening of the main switch Q2 when said main switch Q2 must open (during a USS overvoltage or when a common mass loss GND).
  • the main return resistor R7 is connected to the cathode K of the tertiary diode D6 and to the source S of the main switch Q2. It is recalled that a resistor resets to initialize the state of the gate G of a switch.
  • the applied control level ie the value of the voltage applied
  • the gate G of the main switch Q2 is undetermined (the grid does not see the voltage 12V or 0V). It is in a floating state, and could force it to enter conduction, either totally (with risk of erratic operation of the air blower 1), or partially (with risk of destruction of the main switch Q2).
  • the air blower 1 is powered, and there is no fault such as a DC short circuit or GND common ground loss
  • the potential of the gate G of the main switch Q2 is 12V because the secondary switch Q6 is closed.
  • the node N4 (and the node N5) illustrated in Figure 2a is at the potential of the voltage U1, namely 12V in the example.
  • the main switch Q2 When the secondary switch Q6 opens (due to a USS overvoltage or GND common ground loss), the main switch Q2 opens.
  • the node N4 corresponds to the gate voltage V G of the main switch Q2.
  • Node N4 (as well as node N5) becomes floating.
  • This potential difference generates a current (not shown) which will flow in the tertiary anti-return diode D6 and the main return resistor R7 and will go to the source S and the auto-resettable fuse R6.
  • the node N4 (and the node N5) will thus descend to the potential 0V of the source S.
  • the resistor R7 allows the node N4 and thus the gate G of the main switch Q2 to be 0V quickly . This will have the voltage Vgs at 0V which guarantees the opening of the main switch Q2.
  • the main return resistor R7 is a so-called pull-up resistor.
  • the air blower 1 further comprises a secondary return resistor R15.
  • the secondary resistor R15 is adapted to guarantee the opening of the secondary switch Q6 when said secondary switch Q6 must open (during a USS overvoltage or when a common mass loss GND).
  • the secondary return resistor R15 is a so-called "pull-up" resistor. ⁇ Pjode.antj. : retgur ⁇ secon
  • the air blower 1 further comprises a secondary anti-return diode D1 1.
  • the secondary anti-return diode D1 1 is adapted to prevent a current i3 from circulating in the second protective switch Q4. It thus ensures the protection of the second protective switch Q4 during a DC short-circuit.
  • the secondary non-return diode D1 1 is arranged between the functional module 1 1 and the second protective switch Q4.
  • the third node N3 thus connects in particular the functional module 1 1 and the secondary anti-return diode D1 1.
  • the secondary non-return diode D1 1 is connected to the common ground GND via the functional module 1 1.
  • the anode A of the secondary non-return diode D1 1 is connected to the emitter E of the second protective switch Q4, and its cathode K is connected to the common ground GND.
  • the second protection module 20 protects these elements against said currents as follows.
  • a potential difference of 48V-12V appears (between the first node N1 and the second connection interface ILW) which causes the appearance of the current 11 (shown in Figure 4) flowing from the functional module 1 1 to the BLW communication bus (via the second ILW connection interface) which may damage it as well as the second ILW connection interface.
  • the second protection switch Q4 cascades the secondary switch Q6 and the main switch Q2 (as previously described) which allows the secondary switch Q6 to prevent such a current from circulating.
  • a potential difference of 48V-0V (between the second node N2 and the communication bus BLW) appears which causes the appearance of a current i2 (shown in FIG. 4) flowing from the DLW control module to the communication bus BLW (via the second connection interface ILW) which risks damaging them.
  • the second protective switch Q4 cascades the secondary switch Q6 and the main switch Q2 (as described above) which allows the main switch Q2 to prevent such a current i2 to flow in the communication bus BLW. The latter is thus protected as well as the second ILW connection interface.
  • the DLW control module when the GND common ground is lost, the DLW control module is no longer referenced to ground. It rises to the potential of 48V (all the functional module 1 1 being mounted up to the potential of 48V). Without the second protection module 20, the DLW control module would see at its terminals a potential difference of 48V-0V which corresponds to the difference between the potential of 48V (applied to the functional module 1 1) and the potential of 0V of the DAT signals transmitted on the BLW communication bus. This potential difference causes the appearance of a current i2 (shown in Figure 4) flowing in said DLW control module which may damage it. Indeed, the DLW control module does not support such a significant difference in potential.
  • the second protection switch Q4 cascades the secondary switch Q6 and the main switch Q2 (as previously described) which allows the main switch Q2 to prevent the current i2 from circulating when the common ground GND is lost, there will be no potential difference across the DLW control module and therefore more current flowing i2.
  • the DLW control module will only be at 48V potential. It will not be damaged. Thus, unlike a DC short circuit which occurs in the functional module 1 1 where the DLW control module will surely be defective or even destroyed, said DLW control module will be protected in case of GND common mass loss. Thus, the DLW control module is not protected by the first protection module 10 against a DC short-circuit, but it is protected by the second protection module 20.
  • a potential difference of 48V-0V between this third node N3 and the communication bus BLW which causes the creation of a current i3 (illustrated in FIG. 4) between said third node N3 and said communication bus BLW.
  • the third node N3 rises to the potential of 48V while the communication bus BLW is at the potential of 0V because of the DAT signals at 0V.
  • the second protective switch Q4 opens as seen previously). It thus prevents such a current i3 from circulating and thus protects the communication bus BLW as well as the second connection interface ILW.
  • a USS overvoltage detection is converted into a detection of the loss of the common ground GND.
  • Common components are used to protect the second ILW connection interface (and thus the BLW communication bus) against the loss of the GND common ground and against said USS overvoltage.
  • the second protective switch Q4 opens which has the consequence that the base resistor R14 disconnects from the GND common ground as seen above, which corresponds to a loss of the GND common mass.
  • the continuation of the operation of the protection against a USS overvoltage or against a GND loss of mass is the same for the first protection module 10 and for the second protection module 20 as previously seen.
  • the description of the invention is not limited to the embodiments described above.
  • the secondary switch Q6 may be a MOSFET transistor or an IGBT transistor. In these cases, the basic resistance R14 is not necessary.
  • bidirectional or unidirectional protocols other than the LIN or PWM protocol can be used.
  • the microcontroller MC thanks to the use of the microcontroller MC, it makes it possible to use fewer electronic components on the PCBA printed circuit board comprising the functional module 1 1, the first protection module 10 and the main switch Q 2. This is a cheaper and more reliable solution.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un pulseur d'air (1) pour véhicule automobile adapté pour être alimenté par une première et deuxième tensions (U1, U2), comprenant : - une première interface de connexion avec un réseau adapté pour fournir la deuxième tension (U2); - une deuxième interface de connexion (ILW) avec un bus de communication; - un module fonctionnel (11); - un interrupteur principal (Q2); - un premier module de protection (10) comprenant : - un microcontrôleur (MC) pour détecter une surtension entre le module fonctionnel (11) et la deuxième interface de connexion (ILW), et pour ouvrir un deuxième interrupteur de protection (Q4) suite à ladite détection; - un interrupteur secondaire (Q6) pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension de sorte à ouvrir l'interrupteur principal (Q2); - ledit deuxième interrupteur de protection (Q4) pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire (Q6).

Description

PULSEUR D'AIR POUR VEHICULE AUTOMOBILE ALIMENTE PAR DEUX
TENSIONS
DOMAI N E TECH N I Q U E D E L' I NVE NTI ON
La présente invention concerne un pulseur d'air pour véhicule automobile adapté pour être alimenté par une première tension et par une deuxième tension.
Elle trouve une application particulière, mais non limitative dans les véhicules automobiles.
AR R I È R E- P LAN TECH NOLOG I Q U E D E L' I NV E NTI ON
Dans le domaine des pulseurs d'air pour véhicule automobile, il est connu d'alimenter un pulseur d'air par deux tensions, l'une étant une forte tension adaptée pour des charges motrices du pulseur d'air et l'autre étant une tension plus faible adaptée pour des éléments de pilotage du courant dans les charges motrices. Les charges motrices et les éléments de pilotage font partie d'un même module fonctionnel. A cet effet, le pulseur d'air comprend un bus de communication sur lequel des consignes de débit d'air peuvent lui être envoyées et une interface de connexion avec un réseau d'alimentation électrique, dit réseau d'alimentation électrique forte puissance, qui fournit la forte tension. Le bus de communication est alimenté par le même réseau d'alimentation que les éléments de pilotage.
Un inconvénient de cet état de la technique est que si un problème, tel qu'un court-circuit, survient dans le module fonctionnel comprenant lesdits éléments de pilotage, il y a un risque que la forte tension fournie par le réseau d'alimentation électrique forte puissance ne se retrouve sur le bus de communication, créant ainsi une tension dangereuse, dite surtension, qui risque de l'endommager. Dans ce contexte, la présente invention vise à résoudre l'inconvénient précédemment mentionné.
D ESC R I PTI ON G E N E RALE D E L' I NV E NTI ON
A cette fin, l'invention propose un pulseur d'air pour véhicule automobile adapté pour être alimenté par une première tension et par une deuxième tension, selon lequel le pulseur d'air comprend :
- une première interface de connexion avec un réseau d'alimentation électrique adapté pour fournir la deuxième tension ;
- une deuxième interface de connexion avec un bus de communication ; - un module fonctionnel relié à la première interface de connexion ;
- un interrupteur principal relié au module fonctionnel adapté pour faire transiter des signaux sur le bus de communication ;
- un premier module de protection adapté pour isoler le bus de communication du réseau d'alimentation électrique lorsqu'il existe une surtension entre le module fonctionnel et la deuxième interface de connexion, ledit premier module de protection comprenant :
- un module de détection de surtension comprenant un microcontrôleur adapté pour :
- détecter une surtension entre le module fonctionnel et la deuxième interface de connexion ;
- ouvrir un deuxième interrupteur de protection suite à ladite détection ;
- un interrupteur secondaire adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension de sorte à ouvrir l'interrupteur principal ;
- ledit deuxième interrupteur de protection adapté pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire.
Ainsi, comme on va le voir en détail ci-après, le premier module de protection va détecter une surtension entre le module fonctionnel et la deuxième interface de connexion, et va désactiver l'interrupteur principal de sorte qu'il soit ouvert suite à la détection d'une telle surtension. Ceci aura pour conséquence de déconnecter le réseau d'alimentation électrique du bus de communication. Ce dernier ne sera donc pas impacté par ladite surtension et sera par conséquent protégé.
L'ouverture de l'interrupteur secondaire évite d'avoir des courants qui circulent du réseau d'alimentation électrique vers le bus de communication. Cela permet ainsi de protéger le bus de communication contre une surtension.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, le pulseur d'air peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit microcontrôleur comprend :
- une première entrée adaptée pour mesurer la première tension entre le module fonctionnel et l'interrupteur secondaire ;
- une sortie adaptée pour commander l'ouverture du deuxième interrupteur de protection ;
- une deuxième entrée adaptée pour mesurer une tension entre le module fonctionnel et l'interrupteur principal.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les signaux sont des signaux de logique basse.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les signaux de logique basse sont des signaux à 0 Volt.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite surtension est générée par un court-circuit dans le réseau d'alimentation électrique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une diode anti-retour secondaire adaptée pour empêcher un courant de circuler dans le deuxième interrupteur de protection. Cela protège ledit deuxième interrupteur de protection.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une résistance de rappel principale adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur principal lorsqu'il existe ladite surtension. Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une résistance de rappel secondaire adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur secondaire lorsqu'il existe ladite surtension.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une résistance de base adaptée pour garantir la fermeture de l'interrupteur secondaire lorsqu'un courant circule dans ledit interrupteur secondaire.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre un fusible auto-réarmable adapté pour protéger le bus de communication contre un sur-courant. Cela permet de protéger ledit bus de communication.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une diode anti-retour tertiaire adaptée pour garantir que l'interrupteur principal reste ouvert.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend en outre une diode de protection adaptée pour protéger l'interrupteur principal contre une augmentation de ladite première tension. Cela évite qu'il ne soit endommagé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première tension est inférieure à la deuxième tension.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première tension est sensiblement égale à 12Volts.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la deuxième tension est sensiblement égale à 48Volts.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première tension est générée à partir de la deuxième tension. Elle est donc fixe et ne subit pas de variations provenant d'une tension batterie par exemple.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air comprend un régulateur de tension adapté pour générer la première tension à partir de la deuxième tension. Selon un mode de réalisation non limitatif, le bus de communication est un bus LIN ou un bus PWM. Un bus LIN permet de n'utiliser qu'un seul fil pour l'envoi et la réception des signaux. Ainsi, on n'utilise qu'un seul fil pour deux fonctions différentes, à savoir une fonction de diagnostic et une fonction de consigne. On peut également utiliser tout autre type de bus de communication permettant d'avoir une communication bidirectionnelle. Un bus PWM permet de recevoir ou envoyer des signaux avec un rapport cyclique contrôlé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le module fonctionnel comprend un module de pilotage adapté pour être alimenté par la première tension et pour recevoir et/ou émettre des signaux via le bus de communication. Le module fonctionnel peut ainsi échanger des informations avec un autre dispositif électronique via son module de pilotage. Il peut envoyer ainsi des informations de diagnostic et recevoir des informations de consigne.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le module fonctionnel comprend au moins une charge motrice alimentée par la deuxième tension et au moins un élément de pilotage associé alimenté par la première tension, ledit élément de pilotage étant adapté pour piloter ladite au moins une charge motrice. En particulier, ledit élément de pilotage est adapté pour piloter le courant de ladite charge motrice.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur principal est disposé à proximité de la deuxième interface de connexion. Cela permet de minimiser la liaison de communication entre l'interrupteur principal et la deuxième interface de connexion. Ainsi, on protège ladite liaison de communication contre un court-circuit qui pourrait se produire entre l'interrupteur principal et la deuxième interface de connexion.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première interface de connexion est reliée à une masse commune, et le pulseur d'air comprend en outre un deuxième module de protection adapté pour isoler le bus de communication du réseau d'alimentation électrique lors d'une perte de la masse commune.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le deuxième module de protection comprend :
- ledit interrupteur secondaire ;
- ledit deuxième interrupteur de protection ;
- ladite diode anti-retour secondaire.
Ainsi, on utilise une partie des composants du premier module de protection pour protéger le bus de communication contre une perte de masse commune. On réduit ainsi les coûts et la complexité de l'architecture du pulseur d'air 1 pour les protections.
L'invention s'applique également à un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile. Ainsi, selon un mode de réalisation non limitatif, il est également proposé un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile adapté pour être alimenté par une première tension et par une deuxième tension, selon lequel le dispositif de chauffage électrique comprend :
- une première interface de connexion avec un réseau d'alimentation électrique adapté pour fournir la deuxième tension ;
- une deuxième interface de connexion avec un bus de communication ;
- un module fonctionnel relié à la première interface de connexion ;
- un interrupteur principal relié au module fonctionnel adapté pour faire transiter des signaux sur le bus de communication ;
- un premier module de protection adapté pour isoler le bus de communication du réseau d'alimentation électrique lorsqu'il existe une surtension entre le module fonctionnel et la deuxième interface de connexion, ledit premier module de protection comprenant :
- un module de détection de surtension comprenant un microcontrôleur adapté pour :
- détecter une surtension entre le module fonctionnel et la deuxième interface de connexion ; - ouvrir un deuxième interrupteur de protection suite à ladite détection ;
- un interrupteur secondaire adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension de sorte à ouvrir l'interrupteur principal ;
- ledit deuxième interrupteur de protection adapté pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent :
- la figure 1 représente un schéma selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention d'un pulseur d'air pour véhicule automobile, ledit pulseur d'air étant alimenté par une première et par une deuxième tension et relié à un bus de communication et comprenant un premier module de protection contre les surtensions et un deuxième module de protection contre une perte de masse ;
- la figure 2a représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 avec le détail des composants électroniques du premier module de protection selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 2b représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 avec le détail des composants électroniques du deuxième module de protection selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 3 représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 lorsqu'il y a un court-circuit dans le réseau d'alimentation électrique selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 4 représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 lorsque la masse est perdue selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 5 représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 lorsqu'il reçoit des signaux d'un autre dispositif électronique, selon un mode de réalisation non limitatif ; - la figure 6 représente un schéma du pulseur d'air de la figure 1 lorsqu'il envoie des signaux à un autre dispositif électronique, selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 7 représente un organigramme illustrant le fonctionnement d'un interrupteur principal du pulseur d'air de la figure 1 selon un mode de réalisation non limitatif.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
Le pulseur d'air 1 pour véhicule automobile est décrit en référence aux figures 1 à 7 selon un mode de réalisation non limitatif.
Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé.
Dans un mode de réalisation non limitatif, un pulseur d'air 1 est utilisé dans un dispositif de climatisation, de ventilation et/ou de chauffage (non illustré), appelé en anglais HVAC « Heating Ventilation and Air Conditioning », pour véhicule automobile ou pour refroidir le moteur (non illustré) du véhicule automobile.
Le pulseur d'air 1 est alimenté par une première tension U1 et par une deuxième tension U2. La première tension U1 est générée à partir de la deuxième tension U2. Un réseau d'alimentation électrique G48 est adapté pour fournir la deuxième tension U2. Dans la suite de la description, les termes réseau d'alimentation électrique et réseau seront utilisés indifféremment.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , le pulseur d'air 1 comprend :
- une première interface de connexion I48 avec le réseau d'alimentation électrique G48 ;
- une deuxième interface de connexion ILW avec un bus de communication BLW ; - un module fonctionnel 1 1 relié à la première interface de connexion I48 ;
- un interrupteur principal Q2 relié au module fonctionnel 1 1 et adapté pour faire transiter des signaux DAT sur le bus de communication BLW ;
- un premier module de protection 10 adapté pour isoler le bus de communication BLW du réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il existe une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW.
Le pulseur d'air 1 fait partie d'un réseau de communication NLW.
Dans un exemple non limitatif, une surtension USS apparaît entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW, lorsqu'il existe un court-circuit CC dans le module fonctionnel 1 1 .
Un tel court-circuit CC est pris comme exemple non limitatif dans la suite de la description. Dans la suite de la description, un court-circuit CC dans le module fonctionnel 1 1 sera également simplement cité comme court-circuit CC. On remarquera que quand un court-circuit CC survient dans le module fonctionnel 1 1 , cela signifie que les éléments du module fonctionnel 1 1 dont le module de pilotage DLW seront soient défectueux soient détruits.
Comme on va le voir en détail ci-après, lors d'un court-circuit CC sur le module fonctionnel 1 1 qui engendre une telle surtension USS, l'ensemble des composants du module fonctionnel 1 1 montent jusqu'au potentiel de la deuxième tension U2 fournie par le réseau d'alimentation électrique G48. Cela entraîne l'apparition de différences de potentiel et par conséquent de courants qui circulent entre ledit module fonctionnel 1 1 et :
- le premier module de protection 10 ;
- le bus de communication BLW.
Ces courants et tensions risquent d'abîmer en particulier le bus de communication BLW. Le premier module de protection 10 permet de protéger le bus de communication BLW contre lesdits courants et tensions. En particulier le premier module de protection 10 va permettre d'isoler la deuxième interface de connexion ILW et par conséquent le bus de communication BLW d'une tension dangereuse, à savoir de ladite surtension USS. En effet, cette deuxième interface de connexion ILW qui est dimensionnée pour une faible tension (ici 12V) ne peut supporter une tension trop grande, par exemple supérieure à 40V. Le premier module de protection 10 comprend :
- un module de détection de surtension 100 comprenant un microcontrôleur MC adapté pour :
- détecter une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW ;
- ouvrir un deuxième interrupteur de protection Q4 suite à ladite détection ;
- un interrupteur secondaire Q6 ;
- ledit deuxième interrupteur de protection Q4.
Comme décrit en détail par la suite, lorsqu'il existe un court-circuit CC qui entraîne une surtension USS, le microcontrôleur MC la détecte et déclenche l'ouverture du deuxième interrupteur de protection Q4. L'ouverture du deuxième interrupteur de protection Q4 va entraîner l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6. Enfin, l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6 va entraîner l'ouverture de l'interrupteur principal Q2. L'ouverture de l'interrupteur principal Q2 va permettre d'isoler la deuxième interface de connexion ILW du réseau G48 et par conséquent d'isoler le bus de communication BLW du réseau G48. Le bus de communication BLW est ainsi protégé de ladite surtension USS.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de rappel principale R7.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de rappel secondaire R15.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une diode anti-retour secondaire D1 1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de base R14. Les différents éléments du pulseur d'air 1 sont décrits plus en détail ci-après.
• I. Π î.erf aces, de .çp n nexi o n . J 48 , . J LW l . I G N D
La première interface de connexion I48 est adaptée pour connecter le pulseur d'air 1 avec le réseau d'alimentation électrique G48. C'est une entrée qui permet de recevoir une tension fournie par le réseau d'alimentation électrique G48.
Le réseau G48 est relié à une batterie (non illustrée) du véhicule automobile qui est un générateur de tension.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première tension U1 est inférieure à la deuxième tension U2.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première tension U1 est sensiblement égale à 12V (Volts). C'est une tension de faible puissance. Dans un mode de réalisation non limitatif, la deuxième tension U2 est sensiblement égale à 48V (Volts). C'est une tension de forte puissance. Le réseau G48 est également appelé réseau forte puissance.
On notera qu'une batterie, reliée au réseau G48, qui fournit de manière usuelle une tension de 48V permet de fournir une tension qui peut monter jusqu'à 58V.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première tension U1 est générée à partir de la deuxième tension U2. A cet effet, dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre un régulateur de tension. Plus particulièrement, le module fonctionnel 1 1 comprend ledit régulateur de tension. Dans des variantes non limitatives, le régulateur de tension est un convertisseur DC/DC (illustré sur les figures 2a et 2b) ou un régulateur linéaire, adaptés pour effectuer la conversion de 48V à 12V.
Un convertisseur DC/DC ou un régulateur linéaire étant connus de l'homme du métier, ils ne sont pas décrits ici. Le convertisseur DC/DC ou le régulateur linéaire permettent ainsi de fournir une première tension U1 qui est fixe, à savoir qui ne subit pas de variations dues à des variations d'une tension batterie, puisque ladite première tension U1 est générée en interne. Dans la suite de la description, on parlera indifféremment de première tension U1 ou tension U1 , et de deuxième tension U2 ou tension U2.
Dans la suite de la description, les tensions de 12V pour la tension U1 et de 48V pour la tension U2 seront prises comme exemples non limitatifs.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la première interface de connexion I48 est reliée à une masse GND, appelée également masse commune GND.
Elle est reliée par un câble de masse CX (illustré sur la figure 1 par exemple) à ladite masse commune GND.
La deuxième interface de connexion ILW est adaptée pour connecter le pulseur d'air 1 avec un bus de communication BLW. C'est une entrée. Les interfaces de connexion I48, ILW comprennent ainsi des connexions électriques adaptées pour effectuer les connexions respectivement avec le réseau d'alimentation électrique G48 et le bus de communication BLW.
Dans un premier mode de réalisation non limitatif, le bus de communication BLW est un bus de communication LIN (« Local Internetconnect Network »). Le pulseur d'air 1 fait ainsi partie d'un réseau de communication NLW dit LIN. Un bus de communication LIN est un bus de communication bidirectionnel. Ainsi, un réseau de communication LIN permet de n'utiliser qu'un seul fil pour la communication des signaux.
Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif, le bus de communication BLW est un bus de communication PWM (« Puise Modulation Width »). Le pulseur d'air 1 fait ainsi partie d'un réseau de communication NLW dit PWM. Un bus de communication PWM est un bus unidirectionnel. Ainsi, dans ce cas, le pulseur d'air 1 comprend deux bus de communication PWM unidirectionnels, l'un étant utilisé pour la réception de signaux, et l'autre étant utilisé pour l'envoi de signaux.
Le bus de communication BLW permet de véhiculer des signaux DAT du pulseur d'air 1 vers un dispositif électronique externe 2 (décrit plus loin) et/ou du dispositif électronique externe 2 vers le pulseur d'air 1 . On notera qu'il existe une ligne de communication LLW interne au pulseur d'air 1 (illustrée sur la figure 1 par exemple) entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW sur laquelle transitent lesdits signaux du module fonctionnel 1 1 . Dans un mode de réalisation non limitatif, cette ligne de communication est une piste électronique.
Tel qu'illustré sur la figure 1 également, dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une interface de masse IGND. L'interface de masse IGND est une sortie. On notera que dans un exemple non limitatif, le câble de masse CX relie l'interface de masse IGND au châssis du véhicule automobile qui forme un plan de masse.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection 10, le module fonctionnel 1 1 et l'interrupteur principal Q2 font partie d'une même carte à circuit imprimé, appelée carte PCBA (en anglais « Printed Circuit Board Assembly »). Cette carte à circuit imprimé PCBA est ainsi reliée au plan de masse formé par le châssis du véhicule automobile.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , dans un mode de réalisation non limitatif, la deuxième interface de connexion ILW fait partie d'un connecteur BNLW.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , dans un mode de réalisation non limitatif, la première interface de connexion I48 et l'interface de masse IGND font partie d'un même connecteur BN48. Cela permet de ne pas multiplier les connecteurs.
• ! nî.e. rru pte :u r pn n cipaj . Q2
L'interrupteur principal Q2 est adapté pour faire transiter des signaux DAT sur le bus de communication BLW.
A cet effet, il est connecté au bus de communication BLW via la deuxième interface de connexion ILW. Il est disposé entre le bus de communication BLW et le module fonctionnel 1 1 , en particulier son module de pilotage DLW (décrit plus loin).
Dans un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur principal Q2 est un transistor MOSFET. Dans une variante de réalisation non limitative, c'est un transistor à canal N. Dans ce cas, la grille G du transistor reçoit la première tension U1 , à savoir la tension de 12V dans l'exemple non limitatif pris, la source S est connectée au bus de communication BLW via la deuxième interface de connexion ILW, et le drain D est connecté au module de pilotage DLW.
L'interrupteur principal Q2 comporte une tension seuil Vgsth.
L'interrupteur principal Q2 est fermé lorsque sa tension Vgs est égale à la tension U1 fournie par le premier réseau G12, à savoir ici 12V. Lorsque les signaux DAT qui circulent sur le bus de communication BLW sont à 0V dans un mode de réalisation non limitatif, le drain D et la source S sont au potentiel 0V. La grille G étant alimentée par la tension U1 de 12V, la tension Vgs est donc bien à 12V. Vgs étant supérieure à une tension seuil Vgsth, l'interrupteur principal Q2 se ferme bien. Dans un exemple non limitatif, Vgsth = 2V.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur principal Q2 comprend une tension de claquage supérieure à 48Volts. Dans une variante de réalisation non limitative, la tension de claquage est sensiblement égale à 100Volts. L'interrupteur principal Q2 supporte ainsi la tension U2, ici 48V, qu'elle reçoit (notamment entre la source S et le drain D dans le mode de réalisation non limitatif des MOSFETS) lors d'une surtension USS ou lorsque la masse commune GND est perdue.
L'interrupteur principal Q2 est ouvert lorsque la tension Vgs est inférieure à la tension Vgsth, soit lorsque Vgs est sensiblement égale à 0V dans un exemple non limitatif. Comme on va le voir ci-après, l'interrupteur principal Q2 s'ouvre:
- grâce au premier module de protection 10 lorsqu'il existe une surtension USS ; et
- grâce au deuxième module de protection 20 lorsque la masse commune GND est perdue.
Ainsi, comme on va le voir plus loin dans la description, le premier module de protection 10 permet de protéger le bus de communication BLW contre une surtension USS, tandis que le deuxième module de protection 20 permet de protéger le bus de communication BLW contre une perte de masse commune GND.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur principal Q2 est disposé à proximité de la deuxième interface de connexion ILW, à savoir sensiblement proche dudit connecteur BNLW, de sorte à minimiser la longueur de la ligne de communication LLW entre ledit interrupteur principal Q2 et ladite deuxième interface de connexion ILW. Cela permet d'avoir un minimum de piste électronique qui forme la ligne de communication LLW sur la carte à circuit imprimé PCBA sur laquelle est disposé l'interrupteur principal Q2 entre la source S de l'interrupteur principal Q2 et le connecteur BNLW. On minimise ainsi les risques d'avoir un court-circuit extérieur au module fonctionnel 1 1 , en raison d'une infiltration d'eau par exemple, sur cette partie de piste électronique entre la source S et le connecteur BNLW. Un tel court-circuit peut en effet abîmer la liaison de communication ILW et empêcher ainsi des signaux DAT de transiter dessus.
o Diode de prpteçti o n . D3
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une diode de protection D3 associée à l'interrupteur principal Q2, illustrée sur la figure 2a ou 2b.
Elle est disposée en parallèle de la résistance de rappel principale R7 (décrite plus loin) et de la diode anti-retour tertiaire D6 (décrite plus loin). Son anode A est reliée à la source S de l'interrupteur principal Q2 et sa cathode K est reliée à la grille de l'interrupteur principal Q2.
Cette diode de protection D3 est adaptée pour protéger l'interrupteur principal Q2 contre une augmentation de la première tension U1 , en particulier contre une tension trop élevée entre sa grille G et sa source S. En effet, si un défaut survient sur le nœud N1 , la première tension U1 qu'il fournit peut fortement augmenter et se retrouver sur la tension grille-source VGs de l'interrupteur principal Q2 de sorte à l'endommager. Dans un exemple non limitatif, un défaut peut survenir dans le cas d'un défaut de l'alternateur ou du démarreur du véhicule automobile.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la diode de protection D3 est une diode Zener. La diode Zener D3 comprend une tension seuil VS3. Si la tension VGs de l'interrupteur principal Q2 devient supérieure ou égale à cette tension VS3, la diode Zener écrête ladite tension VGs de sorte qu'elle soit égale à la tension seuil VS3. Ainsi, dans un exemple non limitatif la tension seuil VS3 est égale à 20V. L'interrupteur principal Q2 est ainsi protégé. o Fusj.bJ.e„au p-réarmable R6
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre un fusible auto-réarmable R6 illustré sur la figure 2a ou 2b.
Ce fusible auto-réarmable R6 est disposé en série avec l'interrupteur principal Q2, en particulier entre ledit interrupteur principal Q2 et le bus de communication BLW.
Il est adapté pour protéger le bus de communication BLW contre un surcourant. Un sur-courant est un courant qui est trop fort et que ledit bus de communication BLW ne peut supporter.
En effet, pendant le régime linéaire de l'interrupteur principal Q2, à savoir pendant la phase de commutation, l'interrupteur principal Q2 se comporte comme une résistance. Or, lorsqu'il existe un court-circuit CC qui engendre une surtension USS, il existe une différence de potentiel entre le drain D (VD=48V) et la source S (Vs=0V lorsque les signaux DAT sont émis) cela génère un courant (non illustré) de l'ordre de quelques ampères. Ce courant, appelé sur-courant, est dangereux car le bus de communication BLW ne supporte pas ce niveau de sur-courant. Cela peut endommager ledit bus de communication BLW ou couper les communications entre le module électronique externe 2 (décrit plus loin) et le module fonctionnel 1 1 du pulseur d'air 1 . Lorsqu'un sur-courant est généré et traverse le fusible auto-réarmable R6, ce dernier chauffe et s'ouvre, empêchant ainsi ledit courant de traverser le bus de communication BLW.
Lorsque de nouveau, les conditions normales sont atteintes (il n'y a plus de sur-courant), le fusible auto-réarmable R6 se referme.
° Pjode antj-jetour ertiajre.D6
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une diode anti-retour tertiaire D6 (illustrée sur la figure 2a ou 2b) adaptée pour garantir que l'interrupteur principal Q2 reste ouvert.
La diode anti-retour tertiaire D6 est disposée en série avec la résistance de rappel principale R7. Son anode A est reliée à la grille G de l'interrupteur principal Q2 et sa cathode K est reliée à la source S de l'interrupteur principal Q2 via la résistance de rappel principale R7.
Lorsque l'interrupteur principal Q2 est ouvert, on a la tension source
Vs = 0V ou 12V respectivement si les signaux DAT sont émis ou non. Lorsque Vs = 12V, cette tension de 12V peut se retrouver sur la tension grille VG, à savoir au nœud N4 illustré sur la figure 2a ou 2b.
Si la tension Vs revient à 0V (des signaux DAT sont émis), la tension de la source Vs se retrouve sur la tension grille VG, mais cette dernière ne revient pas de suite à 0V en raison des capacités parasites de l'interrupteur principal Q2. Ainsi, pendant une très courte période on peut avoir VGs supérieure à la tension seuil Vgsth de l'interrupteur principal Q2. Par exemple on a VG =2,5V et Vs=0V. Ceci a pour conséquence de mettre en conduction l'interrupteur principal Q2. Ainsi, l'interrupteur principal Q2 risque de se fermer alors qu'il devrait rester ouvert.
Avec la diode anti-retour tertiaire D6, lorsqu'elle est bloquée, cela empêche la tension source Vs de se retrouver sur la tension grille VG. On garantit ainsi que l'interrupteur principal Q2 reste ouvert. On évite ainsi que l'interrupteur principal Q2 ne se referme lorsqu'il est ouvert. La diode anti-retour tertiaire D6 est bloquée lorsque la différence de potentiel VAK < VS6, avec VS6 la tension seuil de la diode anti-retour tertiaire D6. Dans un exemple non limitatif VS6 = 0,6V.
On notera que l'interrupteur principal Q2 s'ouvre lorsque l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre. Lorsque l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre, le nœud N5 illustré sur la figure 2a ou 2b est à 0V et lorsque la tension Vs = 0V (lorsque les signaux DAT sont émis) de l'interrupteur principal Q2, on a la tension à l'anode A de la diode anti-retour tertiaire D6 VA=0V et la tension à la cathode K de la diode D6 VK=0V (la cathode K étant reliée à la source S). Ceci a pour conséquence que la diode anti-retour tertiaire D6 est bloquée.
• Module fonctionnel
Le module fonctionnel 1 1 est relié à la première interface de connexion I48 via le connecteur BN48 vu précédemment. Il peut être ainsi alimenté par la deuxième tension U2 fournie par le réseau G48.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le module fonctionnel 1 comprend un régulateur de tension, ici un convertisseur DC/DC, adapté pour convertir la deuxième tension U2 en la première tension U1 . Le module fonctionnel 1 1 est ainsi également alimenté par la première tension U1 .
Le module fonctionnel 1 1 est également relié à la masse commune GND via le connecteur BN48.
Un nœud électrique N1 , dit premier nœud, relie le module fonctionnel 1 1 à la deuxième interface de connexion ILW via l'interrupteur secondaire Q6 et l'interrupteur principal Q2 décrits plus loin.
Le module fonctionnel 1 1 comprend un module de pilotage DLW décrit plus loin (appelé en anglais « electronic driver »).
Un nœud électrique N2, dit deuxième nœud, relie le module fonctionnel 1 1 , en particulier son module de pilotage DLW, et l'interrupteur principal Q2 via la ligne de communication LLW.
Un nœud électrique N3, dit troisième nœud, relie le module fonctionnel 1 1 et le premier module de protection 10 au niveau de la masse commune GND. Le troisième nœud N3 est ainsi relié à la masse commune GND via ledit module fonctionnel 1 1 .
Dans la suite de la description, un nœud électrique est également appelé nœud.
Lorsque un court-circuit CC apparaît qui engendre une surtension
USS, le module fonctionnel 1 1 monte jusqu'au potentiel de 48V.
Cela implique une surtension USS au niveau des nœuds électriques N1 , N2 et N3 qui peut monter jusqu'à 48V. On notera que la surtension USS peut arriver sur un, deux, ou l'ensemble de ces nœuds N1 , N2, N3.
Au niveau du premier nœud N1 , une différence de potentiel de 48V-
12V apparaît (entre le premier nœud N1 et la deuxième interface de connexion ILW) qui entraîne l'apparition du courant il (illustré sur la figure 3) circulant du module fonctionnel 1 1 vers le bus de communication BLW (via la deuxième interface de connexion ILW) qui risque de l'endommager ainsi que la deuxième interface de connexion ILW. Le premier module de protection 10 décrit plus loin empêche un tel courant il de circuler (via l'interrupteur secondaire Q6) et protège ainsi le bus de communication BLW et la deuxième interface de connexion ILW. Ces derniers ne sont ainsi pas endommagés.
Au niveau du deuxième nœud N2, du côté du drain D de l'interrupteur principal Q2 décrit plus loin, une différence de potentiel de 48V-0V ou 48V- 12V (entre le deuxième nœud N2 et la deuxième interface de connexion ILW) apparaît qui entraîne l'apparition d'un courant i2 (illustré sur la figure 3) circulant du module de pilotage DLW vers le bus de communication BLW (via la deuxième interface de connexion ILW) qui risque de l'endommager ainsi que la deuxième interface de connexion ILW. Le premier module de protection 10 décrit plus loin et l'interrupteur principal Q2 empêchent un tel courant i2 de circuler et protège ainsi le bus de communication BLW et la deuxième interface de connexion ILW. Ces derniers ne sont ainsi pas endommagés. Au niveau du troisième nœud N3, une différence de potentiel de 48V- 0V entre ce troisième nœud N3 et le bus de communication BLW (tout le module fonctionnel 1 1 étant monté jusqu'au potentiel de 48V) qui entraîne la création d'un courant i3 (illustré sur la figure 3) entre ledit troisième nœud N3 et ledit bus de communication BLW. Le premier module de protection 10 (en particulier la diode anti-retour secondaire D1 1 ) décrit plus loin empêche un tel courant i3 de circuler et protège ainsi le bus de communication BLW et la deuxième interface de connexion ILW. Ces derniers ne sont ainsi pas endommagés.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le module fonctionnel 1 1 comprend au moins une charge motrice 1 10 (illustré sur la figure 1 et 3) et au moins un élément de pilotage 1 1 1 (illustré sur la figure 1 et 3) associé pour piloter le courant dans ladite au moins une charge motrice 1 10.
Ladite charge motrice 1 10 est reliée à la première interface de connexion 148. Ainsi dans l'exemple non limitatif pris, l'élément de pilotage 1 1 1 est alimenté par la tension U1 faible puissance de 12V et ladite charge motrice 1 10 est alimentée par la tension U2 forte puissance de 48V.
Ladite charge motrice 1 10 permet de faire tourner le moteur du pulseur d'air 1 .
On notera qu'un pulseur d'air 1 comprend :
- un moteur électrique adapté pour être alimenté par la charge motrice 1 10 ;
- une roue de type centrifuge montée sur un axe du moteur électrique ;
- un support moteur comprenant un logement dans lequel le moteur électrique peut se loger.
L'ensemble de ces éléments est configuré pour être monté dans un dispositif de climatisation, de ventilation et/ou de chauffage par l'intermédiaire dudit support moteur.
Dans un mode de réalisation non limitatif, un élément de pilotage 1 1 1 est monté sur le support moteur du pulseur d'air 1 . Dans un autre mode de réalisation non limitatif, un élément de pilotage 1 1 1 est monté à distance du pulseur d'air 1 sur ou dans le dispositif de climatisation, de ventilation et/ou de chauffage.
De tels pulseurs d'air étant connus de l'homme du métier, ils ne sont pas décrits en détail ici.
Dans un mode de réalisation non limitatif, un élément de pilotage 1 1 1 comprend un composant électronique tel qu'un interrupteur, qui est dans un exemple non limitatif, un MOSFET. Il permet de piloter le courant qui alimente ladite charge motrice 1 10. Le pilotage du courant dans des charges motrices étant connu de l'homme du métier, il n'est pas décrit ici. Classiquement, le pulseur d'air 1 comprend une pluralité d'éléments de pilotage. Un élément de pilotage 1 1 1 coopère avec un module de pilotage DLW du module fonctionnel 1 1 qui lui envoie des signaux DAT. Un module de pilotage DLW peut piloter un ou plusieurs éléments de pilotage 1 1 1 .
Le module de pilotage DLW est décrit ci-après. o Module de pilotage
Tel qu'illustré sur les figures 1 à 6 sur lesquelles est illustré schématiquement le module de pilotage DLW, le module de pilotage DLW comprend un interrupteur Q8 en série avec une résistance de tirage R8. Il est connecté à l'interrupteur principal Q2 du pulseur d'air 1 .
Le module de pilotage DLW est décrit ci-après en référence aux figures 5 et 6 dans son mode de fonctionnement lorsque :
- il n'existe pas de court-circuit CC et donc lorsqu'il n'existe pas de surtension USS ;
- la masse commune GND n'est pas perdue.
Par souci de simplification, le mode de fonctionnement est décrit avec un bus de communication BLW bidirectionnel.
Le module de pilotage DLW est adapté pour être alimenté par la première tension U1 . Il est ainsi relié au régulateur de tension du module fonctionnel 1 1 et à la masse commune GND via le module fonctionnel 1 1 . 11 est relié au régulateur de tension via sa résistance de tirage R8 et à la masse commune GND via son interrupteur Q8. Le module de pilotage DLW est adapté pour recevoir et/ou émettre des signaux DAT via le bus de communication BLW. Il transmet les signaux reçus DAT à l'élément de pilotage 1 1 1 du module fonctionnel 1 1 , ledit élément de pilotage 1 1 1 interprétant ces signaux DAT de sorte à piloter les charges motrices 1 10.
Dans un mode de réalisation non limitatif, ledit pulseur d'air 1 est adapté pour fonctionner en mode esclave, il forme un module esclave. Tel qu'illustré sur les figures 5 et 6, le module de pilotage DLW est adapté pour recevoir et émettre des signaux DAT sur le bus de communication BLW de et vers un dispositif électronique externe 2 appelé module maître.
Dans un mode de réalisation non limitatif, les signaux DAT sont des signaux de logique basse. Dans un exemple non limitatif, les signaux DAT de logique basse sont des signaux à 0V. . On notera que dans le cas du protocole LIN, les signaux de logique basse sont des signaux dits dominants.
Lorsque l'interrupteur Q8 est ouvert (figure 5), la résistance de tirage R8 amène le drain D de l'interrupteur principal Q2 du module esclave 1 à 12V. Lorsque l'interrupteur Q8 est fermé (figure 6), l'interrupteur amène le drain D de l'interrupteur principal Q2 du module esclave 1 à la masse commune GND.
Le dispositif électronique externe 2 fonctionne en mode maître et comprend un interrupteur Q9 et une résistance de tirage R9. Le module maître 2 est alimenté par une tension faible puissance.
Le module maître 2 est relié à un réseau d'alimentation électrique faible puissance via sa résistance de tirage R9 et à la masse commune GND via sont interrupteur Q9.
Lorsque l'interrupteur Q9 est ouvert (figure 6), la résistance de tirage R9 amène le bus de communication BLW à 12V ce qui entraîne que la source S de l'interrupteur principal Q2 du module esclave 1 est à 12V. Lorsque l'interrupteur Q9 est fermé (figure 5), l'interrupteur amène le bus de communication BLW à la masse ce qui entraîne que la source S de l'interrupteur Q2 du module esclave 1 est à 0V. On notera que par défaut (à savoir lorsque le pulseur d'air 1 est alimenté ou non) les interrupteurs Q8 et Q9 sont ouverts. Cela correspond donc à leur état initial. Le protocole LIN et le fonctionnement maître-esclave évite qu'ils ne se ferment en même temps. On notera que pour le protocole PWM qui est unidirectionnel, il n'est pas possible d'avoir de telles collisions.
Un module esclave 1 et le module maître 2 forme un réseau de communication NLW. Dans un mode de réalisation non limitatif, le réseau de communication NLW peut comporter une pluralité de modules esclaves 1 . Dans un mode de réalisation non limitatif, les interrupteurs Q8 et Q9 sont des interrupteurs NPN.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le module maître 2 est le contrôle moteur ECU du véhicule automobile ou encore un dispositif électronique relié à la planche de bord du véhicule automobile.
Dans ce cas, les signaux DAT sont dans un exemple non limitatif :
- des consignes de débit d'air envoyées du module maître 2 au pulseur d'air 1 ; et
- des informations de diagnostic envoyées au du module maître 2 par le pulseur d'air 1 . Dans des exemples non limitatifs, ces informations indiquent des courts-circuits, des surtensions, des sous-tensions, des sur-températures, des équipements défaillants, la consommation électrique du pulseur d'air 1 etc.
Tel qu'illustré sur les figures 5 et 6, le module maître 2 est alimenté par une tension de 12V dans l'exemple non limitatif pris illustré sur les figures 5 et 6.
La figure 5 illustre l'envoi de signaux DAT du module maître 2 vers le pulseur d'air 1 et la figure 6 illustre l'envoi de signaux DAT du pulseur d'air 1 vers le module maître 2.
Lorsque le module maître 2 communique avec le module esclave 1 , il lui envoie des signaux DAT. A cet effet, l'interrupteur Q9 commute de sorte que des signaux 0V (correspondant à un signal logique 0) ou 12V (correspondant à un signal logique 1 ) sont envoyés sur le bus de communication BLW vers le module esclave 1 . Quand l'interrupteur Q9 se ferme, un signal logique 0 est envoyé, quand l'interrupteur Q9 s'ouvre, un signal logique 1 est envoyé. L'interrupteur Q8 lui reste toujours ouvert.
Lorsque le module esclave 1 répond au module maître 2, l'interrupteur Q8 commute de sorte que des signaux OV (correspondant à un signal logique 0) ou 12V (correspondant à un signal logique 1 ) sont envoyés sur le bus de communication BLW vers le module maître 2. Quand l'interrupteur Q8 se ferme, un signal logique 0 est envoyé, quand l'interrupteur Q9 s'ouvre, un signal logique 1 est envoyé. L'interrupteur Q9 lui reste toujours ouvert.
Ainsi, tel qu'illustré sur la figure 5, quand le module maître 2 envoie des signaux DAT au pulseur d'air 1 , il impose un zéro sur le bus de communication BLW (dans le cas où les signaux DAT sont de logique basse), ce dernier étant alors au potentiel de masse GND. A cet effet, il ferme son interrupteur Q9. Sur la source S, il y a donc OV et sur la grille 12V (puisque l'interrupteur principal Q2 reçoit sur sa grille G 12V de l'interface de connexion 112). La tension Vgs de l'interrupteur principal Q2 est donc égale à 12V (et donc supérieure à une tension seuil Vgsth) ce qui entraîne que ledit interrupteur principal Q2 est fermé. Les signaux DAT arrivent donc bien à l'entrée du module de pilotage DLW.
Tel qu'illustré sur la figure 6, quand le module esclave, ici le pulseur d'air 1 , envoie des signaux DAT au module maître 2, il impose un zéro (dans le cas où les signaux DAT sont de logique basse) sur le drain D de l'interrupteur principal Q2. A cet effet, le module esclave 1 ferme son interrupteur Q8. L'interrupteur Q8 est fermé, le drain D est au potentiel de masse GND, soit à 0V.
On notera que le réseau de communication NLW comporte un module maître 2 et peut comporter une pluralité de modules esclaves 1 dont au moins un module esclave est alimenté par la première tension U1 et par la deuxième tension U2. Les autres modules esclaves 1 peuvent être alimentés de la même manière ou uniquement par la première tension U1 . On notera que le bus de communication BLW permet d'acheminer des signaux DAT du module maître 2 vers l'ensemble des modules esclaves 1 . Ainsi, si un court-circuit CC survient qui engendre une surtension USS sur le pulseur d'air 1 décrit ci-dessus qui est un module esclave, il se déconnecte du réseau de communication NLW grâce au premier module de protection 1 0, mais le module maître 2 et les autres modules esclaves 1 continuent de fonctionner sans être perturbés par le module esclave défaillant (celui qui a subit une surtension). Le réseau de communication NLW est ainsi protégé d'une surtension USS sur un de ses modules esclaves 1 .
Ainsi, en protégeant le bus de communication BLW, on protège également les autres modules esclaves 1 qui n'ont pas subis de surtension USS.
Ainsi, le premier module de protection 1 0 empêche :
- la destruction des autres modules esclaves 1 ; ou
- la perturbation de la communication entre les autres modules esclaves et le module maître 2.
o Pjode.de.rgute Jjbre. 2
On notera que tel qu'illustré sur les figures 5 et 6, dans un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur principal Q2 comprend une diode de roue libre D2 (appelée en anglais « body diode »).
La diode de roue libre D2 est adaptée pour garantir la fermeture de l'interrupteur principal Q2.
La diode de roue libre D2 est disposée entre le drain D et la source S de l'interrupteur principal Q2.
Lorsque le drain D est à 0V, la diode de roue libre D2 devient passante.
On rappelle qu'une diode de roue libre est passante lorsque la tension VAK égale à la différence de potentiel entre VA son anode A et Vk sa cathode K est supérieure ou égale à une tension seuil VS2 (donnée par le fabricant). Dans un exemple non limitatif, VS2= 0,6V.
Ainsi, lorsque le drain D est à 0V, la tension Vk est à 0V. Par ailleurs, VA est à 1 2V puisqu'avant que l'interrupteur Q8 ne se ferme, la source de l'interrupteur principal Q2 était à 1 2V (grâce à la résistance de tirage R9 vue précédemment). Ainsi, on a VAK qui est égale à 12V, soit supérieure à 0,6V. La diode de roue libre D2 lorsqu'elle est passante impose 0,6V sur la source S de l'interrupteur principal Q2, et fait monter la tension Vgs de OV (lorsque Q2 est ouvert, Vgs=0V) à 1 1 ,4V (12V-0.6V). Cette valeur de tension Vgs est suffisante pour que l'interrupteur principal Q2 se ferme. Lorsqu'il se ferme, il relie sa tension drain D à sa source S de sorte que Vds est sensiblement égal à OV (à une résistance parasite Rdson près) et la tension Vgs est sensiblement égale à 1 2V. Ainsi les signaux DAT à 0V arrivent bien à l'entrée du module maître 2.
La diode de roue libre D2 permet ainsi de fermer correctement l'interrupteur principal Q2. Dans le cas contraire, la source S resterait au potentiel de 1 2V et la grille étant à 12V, on aurait Vgs < Vgsth et ledit interrupteur principal Q2 demeurerait ouvert. On rappelle que dans un exemple non limitatif, Vgsth=2V.
On notera que lorsque l'interrupteur principal Q2 est ouvert (état bloqué) (par exemple lors d'une surtension USS ou d'une perte de masse commune GND comme décrit ci-après), il n'est pas piloté et on a Vgs < Vgsth soit Vgs=0V dans un exemple non limitatif et VAK ≠ 0V (VAK peut monter jusqu'à 48V) et la diode de roue libre D2 revient dans un état bloqué. On notera que la diode de roue libre D2 n'est pas détruite par cette forte tension puisque la tension de claquage de l'interrupteur principal Q2 est supérieure à 48V.
On notera que s'il n'y pas de surtension USS, et lorsque les interrupteurs Q8 et Q9 sont ouverts (par défaut), la grille G et la source S de l'interrupteur principal Q2 sont à 1 2V, on a Vgs=0V. L'interrupteur principal Q2 est alors ouvert. De même, si la masse commune GND est correctement connectée et les interrupteurs Q8 et Q9 sont ouverts (par défaut), la grille G et la source S de l'interrupteur principal Q2 sont à 1 2V, on a Vgs=0V. L'interrupteur principal Q2 est alors ouvert. • Premier . mpduJ.e„de„protection .10
Le premier module de protection 10 est illustré en détail à la figure 2a.
Le premier module de protection 10 est adapté pour isoler le bus de communication BLW du réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il y a une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW.
Une telle surtension USS se retrouve sur le premier nœud N1 , sur le deuxième nœud N2 et sur le troisième nœud N3.
On rappelle qu'une surtension USS existe lorsque la tension entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW est supérieure à la tension U1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection 10 comprend :
- un module de détection de surtension 100 comprenant un microcontrôleur MC adapté pour :
- détecter une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW ;
- ouvrir ledit deuxième interrupteur de protection Q4 suite à ladite détection ;
- un interrupteur secondaire Q6 adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe une telle surtension USS de sorte à ouvrir l'interrupteur de puissance principal Q2 ;
- ledit deuxième interrupteur de protection Q4 adapté pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire Q6.
Afin d'ouvrir le deuxième interrupteur de protection Q4, le microcontrôleur MC est adapté pour lui envoyer une consigne d'ouverture C1 .
Les différents éléments du module de protection 10 sont décrits en détail ci- après. o Module de détection de surtension.100
Le module de détection de surtension 100 est illustré en détail sur la figure 2a. ■ jçroçgntrôJeur.MC
Le microcontrôleur MC est illustré en détail sur les figures 2a et 2b.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le microcontrôleur MC comprend :
- une première entrée E1 adaptée pour mesurer la première tension U1 entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion
ILW, plus particulièrement entre le module fonctionnel 1 1 et l'interrupteur secondaire Q6 ;
- une sortie S1 adaptée pour commander l'ouverture du deuxième interrupteur de protection Q4 ;
- une deuxième entrée E2 adaptée pour mesurer une tension U10 entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW, plus particulièrement entre le module fonctionnel 1 1 et l'interrupteur secondaire Q2.
A cet effet :
- la première entrée E1 est connectée au nœud N1 entre l'interrupteur secondaire Q6 (décrit plus loin) et le module fonctionnel 1 1 ;
- la deuxième entrée E2 est connectée sur la ligne de communication LLW, via un sixième nœud N6 ;
- la sortie S1 est reliée à la base B du deuxième interrupteur de protection Q4 (décrit plus loin) ;
Le microcontrôleur MC détecte ainsi :
- si la première tension U1 sur le nœud N1 est supérieure à une tension limite Uth. Dans ce cas, ladite première tension U1 devient dangereuse pour l'interrupteur principal Q2 (lorsque l'interrupteur secondaire Q6 est fermé, ce dernier étant par défaut fermé). C'est une surtension USS ; et/ou
- si la tension U10 sur le nœud N2 est supérieure à une tension limite Uth.
Dans ce cas, la tension U10 devient dangereuse pour l'interrupteur principal Q2.
Ainsi, les tensions U1 /U10 deviennent dangereuses pour la deuxième interface de connexion ILW et pour le bus de communication. C'est une surtension USS
Dans un exemple non limitatif, la tension limite Uth est sensiblement égale à 22V.
Dans un mode de réalisation non limitatif, afin de mesurer les tensions U1 ou U10, le microcontrôleur MC comprend un convertisseur analogique- numérique ou un comparateur à hystérésis.
Lorsque le microcontrôleur MC détecte un court circuit CC et donc une surtension USS, il envoie une consigne d'ouverture C1 sur la base B du deuxième interrupteur de protection Q4. Il active donc sa sortie S1 . A cet effet, la sortie S1 est mise à la masse. Le microcontrôleur MC pilote ainsi le deuxième interrupteur de protection Q4.
Sur réception de la consigne d'ouverture C1 , le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre donc. Il n'est plus piloté par la résistance R3 (décrite si après). Son ouverture entraîne en cascade l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6 et de l'interrupteur principal Q2 comme décrit plus loin dans la description. On protège ainsi la deuxième interface de communication ILW et le bus de communication BLW contre toute surtension USS.
On notera que la tension U1 /U10 qui a dépassé la tension limite Uth peut redevenir inférieure à la tension limite Uth lors d'un défaut provisoire (qui a entraîné ladite surtension USS) dans le module fonctionnel 1 1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, le microcontrôleur MC est adapté pour fermer le deuxième interrupteur de protection Q4. A cet effet, dans un mode de réalisation non limitatif, le microcontrôleur MC est adapté pour lui envoyer une consigne de fermeture C2.
Lorsque la tension U1 /U10 qui a dépassé la tension limite Uth redevient inférieure à la tension limite Uth, le microcontrôleur MC envoie une consigne de fermeture C2 au deuxième interrupteur de protection Q4 via la sortie S1 . Il active donc sa sortie S1 . A cet effet, la sortie S1 est mis en état flottant. La résistance R3 va ainsi permettre de piloter le deuxième interrupteur de protection Q4. Sur réception de ladite consigne de fermeture C2, le deuxième interrupteur de protection Q4 se ferme. Sa fermeture entraîne la création d'un courant entre l'émetteur E et la base B (inverse du courant référencé ib6 sur les figures 2a et 2b) de l'interrupteur secondaire Q6 qui se ferme. La fermeture de l'interrupteur secondaire Q6 ce qui ramène la tension U1 de 12V sur la grille G de l'interrupteur principal Q2. Ce dernier se ferme donc. Les signaux DAT peuvent être de nouveau transmis sur la ligne de communication LLW.
A cet effet, tel qu'illustré sur l'organigramme de la figure 7, lorsqu'il n'y a aucune surtension USS, l'interrupteur principal Q2 est fermé (illustré Q2_ST1 ). Des signaux DAT envoyés par le dispositif électronique externe 2 sont reçus par le pulseur d'air 1 (fonction illustrée RX(1 , 2, DAT)).
S'il existe une surtension USS en raison d'un court-circuit par exemple, la première tension U1 ou la tension U10 sont supérieures à la tension limite Uth et les opérations suivantes sont effectuées tel qu'illustré sur la figure 7.
- Si la tension mesurée U1 /U10 par le microcontrôleur MC est supérieure à la tension limite Uth (branche Y), le microcontrôleur MC transmet une consigne d'ouverture C1 au deuxième interrupteur de protection Q4 (fonction illustrée TX(MC, Q4, C1 )). Ce dernier s'ouvre (illustré Q4_ST2) et ouvre l'interrupteur principal Q2 (illustré Q2_ST2).
- Si la tension mesurée U1 /U10 est toujours supérieure à la tension limite Uth, le microcontrôleur MC n'effectue aucune action et le deuxième interrupteur de protection Q4 demeure ouvert ainsi que l'interrupteur secondaire Q6 et l'interrupteur principal Q2.
- Dans le cas contraire, si la tension U1 /U10 mesurée est ou redevient inférieure à la tension limite Uth (branche N), le microcontrôleur MC transmet une consigne de fermeture C2 au deuxième interrupteur de protection Q4 (fonction illustrée TX(MC, Q4, C2) qui se ferme (illustré Q4_ST1 ) entraînant la fermeture en cascade de l'interrupteur secondaire Q6 (illustré Q6_ST1 ) et de l'interrupteur principal Q2 (illustré Q2_ST1 ). L'interrupteur principal Q2 peut de nouveau transmettre ou recevoir des signaux DAT vers le ou du dispositif électronique externe 2 (fonction illustrée TX(1 , 2, DAT)). o P.euxjèmejnterm^
Le deuxième interrupteur de protection Q4 est adapté pour s'ouvrir :
- lors d'une surtension USS ; ou
- lors de la perte de la masse commune GND
de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire Q6.
Le deuxième interrupteur de protection Q4 est relié au régulateur de tension qui fournit la première tension U1 via une résistance R3. On notera que le deuxième interrupteur de protection Q4 n'est pas directement relié au régulateur de tension.
La résistance R3 est ainsi adaptée pour piloter le deuxième interrupteur de protection Q4. La résistance R3 est adaptée pour limiter un courant qui pourrait circuler entre le régulateur de tension et la base B du deuxième interrupteur de protection Q4. En effet, dans ce cas, sans résistance R3, entre le régulateur de tension et la masse commune GND, on aurait un court- circuit qui engendrerait un courant dans le deuxième interrupteur de protection Q4 de quelques milliers d'ampères. Ledit deuxième interrupteur de protection Q4 ne pourrait supporter un courant si fort. La résistance R3 permet ainsi de protéger ledit deuxième interrupteur de protection Q4 en limitant le courant circulant dans sa base B, référencé Ib4. La résistance R3 est ainsi dimensionnée pour avoir un courant Ib4 de base B adapté au deuxième interrupteur de protection Q4. La résistance R3 est une résistance dite de « pull-up ». Dans un autre mode de réalisation non limitatif, la fonction de la résistance R3 peut être intégrée dans le microcontrôleur MC. Ainsi, le microcontrôleur MC comprend une résistance de « pull-up » intégrée au niveau de sa sortie S1 .
Le deuxième interrupteur de protection Q4 est disposé entre le module fonctionnel 1 1 et l'interrupteur secondaire Q6. Il est relié au microcontrôleur MC comme vu précédemment.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le deuxième interrupteur de protection Q4 est un transistor bipolaire. Dans une variante de réalisation non limitative, le transistor bipolaire Q4 est de type NPN. Son collecteur C est relié à la résistance de base R14 (décrite plus loin), son émetteur E est relié à la masse commune GND (via la diode anti-retour secondaire D1 1 décrite plus loin), sa base B est reliée au microcontrôleur MC, plus particulièrement à sa sortie S1 . De cette manière il peut être piloté à l'ouverture et à la fermeture par ledit microcontrôleur MC.
Le troisième nœud N3 relie en particulier le module fonctionnel 1 1 et le deuxième interrupteur de protection Q4.
Le deuxième interrupteur de protection Q4 est par défaut fermé. Lorsqu'il est fermé, le deuxième interrupteur de protection Q4 est piloté par la résistance R3. Le deuxième interrupteur de protection Q4 comporte en outre une résistance de rappel interne (illustrée mais non référencée) située entre sa base B et son émetteur E et une résistance de rappel interne située entre la résistance R3 et sa base B. Ces résistances de rappel internes avec la résistance R3 permettent d'appliquer sur l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 la première tension U1 , à savoir 12V.
Le fait d'utiliser des résistances de rappel interne permet un gain de place. Le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre lorsque le microcontrôleur MC a détecté une surtension USS comme vu précédemment.
Lorsqu'il y a un court-circuit CC, comme vu précédemment, une surtension USS (que ce soit sur le nœud N1 ou sur le nœud N2) est détectée par le module de détection de surtension 100 (en particulier le microcontrôleur MC via respectivement ses deux entrées E1 et E2), ce qui entraîne l'envoi au deuxième interrupteur de protection Q4 d'une consigne d'ouverture C1 suite à cette détection, via la sortie S1 du microcontrôleur MC. A ce moment, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre.
L'ouverture du deuxième interrupteur de protection Q4 entraîne que la résistance de base R14 (décrite plus loin) est déconnectée de la masse commune GND. La base B de l'interrupteur secondaire Q6 n'est plus connectée à la masse commune GND, elle devient flottante. Le potentiel 12V s'installe donc. En effet, grâce à la résistance de rappel secondaire R15 (décrite plus loin), la base B de l'interrupteur secondaire Q6 monte jusqu'à 12V. On obtient alors une différence de potentiel entre l'émetteur E et la base B qui est nulle VBE = 0 (l'émetteur E de l'interrupteur secondaire Q6 étant au potentiel de 12V), ce qui a pour conséquence d'ouvrir l'interrupteur secondaire Q6.
Ainsi, lorsque le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre, il entraîne l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6, et par conséquent l'ouverture de Q2 (comme décrit plus loin) de sorte que le bus de communication BLW est déconnecté du réseau d'alimentation électrique G48. Il n'est plus perturbé par un court-circuit CC et donc par une surtension USS.
Lors de la perte de masse commune GND, l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 est flottant. Dans ce cas, aucun courant ne peut passer dans l'émetteur E. Le courant ie4 (non illustré) dans l'émetteur E est donc nul. Comme on a ie4=ib4+ic4 et que ib4 et ic4 (non illustré) ne peuvent pas être négatifs donc ib4=0, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre donc. L'ouverture du deuxième interrupteur de protection Q4 entraîne l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6, ce dernier entraînant l'ouverture de l'interrupteur principal Q2 comme décrit ci-après. o Interrupteur secondaire Q6
L'interrupteur secondaire Q6 est adapté pour s'ouvrir :
- lors d'une surtension USS ; ou
- lors de la perte de la masse commune GND
de sorte à ouvrir l'interrupteur principal Q2.
L'interrupteur secondaire Q6 est par défaut fermé.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur secondaire Q6 est un transistor bipolaire. Dans une variante de réalisation non limitative, le transistor bipolaire Q6 est de type PNP. Sa base B est reliée au collecteur C du deuxième interrupteur de protection Q4, son émetteur E est connecté au régulateur de tension (ici DC /DC), et son collecteur C est connecté à la grille G de l'interrupteur principal Q2.
Quand un court-circuit CC survient qui engendre une surtension USS, la base B de l'interrupteur secondaire Q6 est en circuit ouvert, le deuxième interrupteur de protection Q4 ayant été ouvert par le microcontrôleur MC. La base B est flottante (comme décrit précédemment) car elle n'est plus connectée à la masse commune GND. On a alors le courant de base Ib6 (courant qui circule dans la base B de l'interrupteur secondaire Q6) égal à 0, ce qui entraîne que ledit l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre. On dit qu'il est dans un état bloqué.
Quand un court-circuit CC survient qui engendre une surtension USS, le deuxième nœud N2 monte au potentiel 48V et une différence de potentiel, ici de 48V-0V (des signaux DAT sont émis) apparaît ainsi sur le deuxième nœud N2 et sur le module de pilotage DLW, ce qui génère le courant i2 qui circule sur le bus de communication BLW via l'interrupteur principal Q2 si ce dernier est fermé et si des signaux DAT circulent sur le bus de communication BLW, lesdits signaux DAT étant à 0V comme décrit précédemment. Le module de pilotage DLW et le bus de communication BLW ne supportent pas un tel courant i2 et risquent donc d'être endommagés. L'interrupteur secondaire Q6 (qui s'est ouvert comme vu précédemment suite à la détection de la surtension USS par le microcontrôleur MC) permet d'ouvrir l'interrupteur principal Q2 et ainsi empêche un tel courant i2 de circuler dans le bus de communication BLW (via la deuxième interface de connexion ILW). Ce dernier est ainsi protégé ainsi que la deuxième interface de connexion ILW.
En effet, quand l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre, l'interrupteur principal Q2, en particulier sa grille G (connectée au collecteur C de l'interrupteur secondaire Q6) dans l'exemple non limitatif du MOSFET, n'est plus alimentée par la tension U1 , à savoir 12V, et donc le potentiel de la grille G est égal à 0V. En effet, la diode anti-retour tertiaire D6 empêche la résistance de rappel principale R7 de laisser une tension passer de la source S à la grille G.
Comme la source S de l'interrupteur principal Q2 est soit au potentiel de 12V soit au potentiel de 0V en fonction de la commutation des interrupteurs Q8, Q9 décrit précédemment, on a VGs = -12V ou VGs = 0V, ce qui ne permet pas la fermeture de l'interrupteur principal Q2 car VGs est inférieure à la tension seuil Vgsth de l'interrupteur principal Q2 qui est de 2V dans un exemple non limitatif. L'interrupteur principal Q2 s'ouvre donc.
Ainsi il n'existe plus de courant i2 qui circule sur le bus de communication BLW. La deuxième interface de connexion ILW, le bus de communication BLW sont ainsi protégés. En ouvrant l'interrupteur principal Q2 lors d'un court-circuit CC et donc lors d'une surtension USS, on a ainsi déconnecté le réseau G48 du bus de communication BLW.
Lors d'une perte de masse commune GND, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre comme vu précédemment, ce qui entraîne l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6, il est dans un état bloqué. Lorsque l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre, cela permet d'ouvrir l'interrupteur principal Q2. En ouvrant l'interrupteur principal Q2 lors de la perte de masse commune GND, on a ainsi déconnecté le réseau G48 du bus de communication BLW.
• Résjstançe de .rappeJ.p.nnçipale. R7
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de rappel principale R7.
La résistance de rappel R7 est adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur principal Q2 lorsque ledit interrupteur principal Q2 doit s'ouvrir (lors d'une surtension USS ou lors d'une perte de masse commune GND). La résistance de rappel principale R7 est reliée à cathode K de la diode antiretour tertiaire D6 et à la source S de l'interrupteur principal Q2. On rappelle qu'une résistance de rappel permet d'initialiser l'état de la grille G d'un interrupteur.
Par défaut, le niveau de commande appliqué (à savoir la valeur de la tension appliquée) à la grille G de l'interrupteur principal Q2 est indéterminé (la grille ne voit ni la tension 12V ni 0V). Il est dans un état flottant, et pourrait forcer celui-ci à entrer en conduction, soit totalement (avec risque de fonctionnement erratique du pulseur d'air 1 ), soit partiellement (avec risque de destruction de l'interrupteur principal Q2). Lorsque le pulseur d'air 1 est alimenté, et qu'il n'y a pas de défaut tel qu'un court-circuit CC ou une perte de masse commune GND, le potentiel de la grille G de l'interrupteur principal Q2 est de 12V car l'interrupteur secondaire Q6 est fermé. Lorsque l'interrupteur secondaire Q6 est fermé, le nœud N4 (ainsi que le nœud N5) illustré sur la figure 2a est au potentiel de la tension U1 , à savoir 12V dans l'exemple.
Lorsque l'interrupteur secondaire Q6 s'ouvre (en raison d'une surtension USS ou d'une perte de masse commune GND), l'interrupteur principal Q2 s'ouvre. Le nœud N4 correspond à la tension grille VG de l'interrupteur principal Q2. Le nœud N4 (ainsi que le nœud N5) devient flottant. Il existe donc une différence de potentiel entre la source S (qui est à 0V du fait des signaux DAT) de l'interrupteur principal Q2 et le nœud N4, soit la grille G de l'interrupteur principal Q2. Cette différence de potentiel engendre un courant (non illustré) qui va circuler dans la diode anti-retour tertiaire D6 et la résistance de rappel principale R7 et va aller vers la source S et le fusible auto-réarmable R6. Le nœud N4 (ainsi que le nœud N5) va ainsi descendre jusqu'au potentiel 0V de la source S. La résistance de rappel R7 permet au nœud N4 et donc à la grille G de l'interrupteur principal Q2 d'être à 0V rapidement. On aura ainsi la tension Vgs à 0V ce qui garantit l'ouverture de l'interrupteur principal Q2.
La résistance de rappel principale R7 est une résistance dite de « pull-up ».
• Résistance de . rapp.eJ.secondaire.R.15.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de rappel secondaire R15.
La résistance de rappel secondaire R15 est adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6 lorsque ledit interrupteur secondaire Q6 doit s'ouvrir (lors d'une surtension USS ou lors d'une perte de masse commune GND).
La résistance de rappel secondaire R15 est reliée à la base B et à l'émetteur E du transistor bipolaire Q6.
La résistance de rappel secondaire R15 permet de piloter l'interrupteur secondaire Q6 à l'ouverture lorsque sa base B est flottante, à savoir quand le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre comme décrit précédemment. En effet, cette résistance de rappel secondaire R15 permet d'initialiser la tension VBE de l'interrupteur secondaire Q6 à 0V (elle est donc par défaut à OV) ce qui garantit l'ouverture de l'interrupteur secondaire Q6 lorsqu'il n'existe pas de courant Ib6 circulant dans la base B dudit interrupteur secondaire Q6.
La résistance de rappel secondaire R15 est une résistance dite de « pull- up ». · Pjode.antj.:retgur^secon
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une diode anti-retour secondaire D1 1 .
La diode anti-retour secondaire D1 1 est adaptée pour empêcher un courant i3 de circuler dans le deuxième interrupteur de protection Q4. Elle assure ainsi la protection du deuxième interrupteur de protection Q4 lors d'un court- circuit CC.
La diode anti-retour secondaire D1 1 est disposée entre le module fonctionnel 1 1 et le deuxième interrupteur de protection Q4. Le troisième nœud N3 relie ainsi en particulier le module fonctionnel 1 1 et la diode anti-retour secondaire D1 1 . La diode anti-retour secondaire D1 1 est reliée à la masse commune GND via le module fonctionnel 1 1 . En particulier, l'anode A de la diode antiretour secondaire D1 1 est reliée à l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4, et sa cathode K est reliée à la masse commune GND.
Lorsqu'il existe un court-circuit CC qui engendre une surtension USS, du point de vue de l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4, le nœud N3 monte jusqu'au potentiel de 48V (tout le module fonctionnel 1 1 étant monté jusqu'au potentiel de 48V), à savoir l'émetteur E se retrouve à 48V. Par conséquent, il existe donc une différence de potentiel de 48V-12V entre l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 et sa base B, cette dernière étant à 12V (Q4 étant par défaut fermé). Cela génère donc un courant i3 qui se retrouve sur l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 et est trop grand pour le deuxième interrupteur de protection Q4. Le deuxième interrupteur de protection Q4 risque alors de casser. Par conséquent la protection de l'interrupteur principal Q2 n'est plus assurée. Il en est de même lorsque la masse commune GND est perdue.
La diode anti-retour secondaire D1 1 est adaptée pour empêcher un tel courant i3 de circuler dans le deuxième interrupteur de protection Q4. Elle protège ainsi ledit deuxième interrupteur de protection Q4.
La diode anti-retour secondaire D1 1 empêche le courant i3 de passer lorsqu'elle est dans un état bloqué. A cet effet, la diode anti-retour secondaire D1 1 est dans un état bloqué quand sa tension VAK égale à la différence de potentiel VA à son anode A et VK à sa cathode K est inférieure à sa tension seuil VS1 1 (donnée par le fabricant). Dans un exemple non limitatif, VS1 1 =0,6V. On a une telle différence lorsqu'il existe une surtension USS. En effet, dans ce cas, on a VA =1 2V (la tension 1 2V étant appliquée sur l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 via la résistance R3 et sa résistance de rappel interne située entre sa base B et son émetteur E, émetteur E relié à l'anode A de la diode anti-retour secondaire D1 1 ) et VK = 48V (le troisième nœud N3 étant monté jusqu'au potentiel de 48V). On a donc VAK négative < VS1 1 .
Lorsque la diode anti-retour secondaire D1 1 est bloquée, il n'y a pas de différence de potentiel aux bornes du deuxième interrupteur de protection Q4. On a en effet VE=1 2V (la tension 12V étant appliquée via la résistance R3 et sa résistance de rappel interne située entre sa base B et son émetteur E) et VB=1 2V (le nœud N7 est à 1 2V grâce à la résistance R3). On obtient VEB = 0V. On notera qu'il en est de même lorsque la masse commune GND est perdue.
On notera que la diode anti-retour secondaire D1 1 est passante lorsque VAK > Vs. On obtient ceci lorsqu'il n'y a pas de court-circuit CC. En effet, dans ce cas, on a VA au potentiel 1 2V et Vk au potentiel de masse. On notera qu'il en est de même lorsque la masse commune GND n'est pas perdue. • Résistance de base RJ 4
Dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 comprend en outre une résistance de base R14.
La résistance de base R14 est adaptée pour dimensionner le courant de base Ib6 qui circule dans l'interrupteur secondaire Q6.
La résistance de base R14 est disposée entre l'interrupteur secondaire Q6 et le deuxième interrupteur de protection Q4. En particulier, la résistance de base R14 est reliée à la base B de l'interrupteur secondaire Q6 et au collecteur C du deuxième interrupteur de protection Q4.
La résistance de base R14 permet de piloter l'interrupteur secondaire Q6 à la fermeture grâce au courant de base Ib6 qu'elle fournit. En effet, le dimensionnement du courant de base Ib6 permet de garantir la fermeture de l'interrupteur secondaire Q6. De plus cela évite d'avoir un courant Ib6 trop important ce qui risquerait de casser le composant Q6.
On rappelle que la valeur seuil de Ib6 pour que l'interrupteur secondaire Q6 se ferme est Ib6 > lc/β, avec le le courant de collecteur et β l'amplification en courant de l'interrupteur secondaire Q6 donnée par le constructeur de l'interrupteur secondaire Q6.
• P.euxjème.m^
Le deuxième module de protection 20 est illustré en détail sur la figure 2b. Le deuxième module de protection 20 est adapté pour isoler le bus de communication BLW du réseau d'alimentation électrique G48 lors d'une perte de la masse commune GND.
La masse commune GND est perdue lorsque le câble de connexion CX de masse qui relie la première interface connexion 148 à la masse commune GND est sectionné tel qu'illustré sur la figure 4.
Le deuxième module de protection 20 fait partie du premier module de protection 10. En effet, il comprend :
- l'interrupteur secondaire Q6 décrit précédemment ;
- le deuxième interrupteur de protection Q4 décrit précédemment ;
- la diode anti-retour secondaire D1 1 décrite précédemment ; - la résistance de rappel secondaire R15 décrite précédemment ;
- la résistance de base R14 décrit précédemment.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le deuxième module de protection 20 comprend en outre la résistance de rappel principale R7.
On notera que le microcontrôleur MC ne fait pas partie du deuxième module de protection 20. Ainsi, il n'intervient pas pour résoudre le problème de perte de masse commune GND.
Lorsque la masse commune GND est perdue, l'ensemble des composants du module fonctionnel 1 1 montent jusqu'au potentiel de la tension U2 fournie par le réseau d'alimentation électrique G48. Cela entraîne l'apparition de différences de potentiel et par conséquent de courants qui circulent entre ledit module fonctionnel 1 1 et :
- le deuxième module de protection 20 ;
- le bus de communication BLW.
Ces courants risquent d'abîmer en particulier le bus de communication BLW. Le deuxième module de protection 20 permet de protéger ces éléments contre lesdits courants comme suit.
Lorsque la masse commune GND est perdue, le module fonctionnel 1 1 monte jusqu'au potentiel de 48V. Les nœuds électriques N1 , N2 et N3 deviennent flottants, car ils ne sont plus référencés à la masse commune. Ils montent alors jusqu'au potentiel de 48V.
Au niveau du premier nœud N1 , une différence de potentiel de 48V- 12V apparaît (entre le premier nœud N1 et la deuxième interface de connexion ILW) qui entraîne l'apparition du courant il (illustré sur la figure 4) circulant du module fonctionnel 1 1 vers le bus de communication BLW (via la deuxième interface de connexion ILW) qui risque de l'endommager ainsi que la deuxième interface de connexion ILW. Le deuxième interrupteur de protection Q4 ouvre en cascade l'interrupteur secondaire Q6 et l'interrupteur principal Q2 (comme décrit précédemment) ce qui permet à l'interrupteur secondaire Q6 d'empêcher un tel courant il de circuler. Au niveau du deuxième nœud N2, du côté du drain D de l'interrupteur principal Q2, une différence de potentiel de 48V-0V (entre le deuxième nœud N2 et le bus de communication BLW) apparaît qui entraîne l'apparition d'un courant i2 (illustré sur la figure 4) circulant du module de pilotage DLW vers le bus de communication BLW (via la deuxième interface de connexion ILW) qui risque de les endommager. Le deuxième interrupteur de protection Q4 ouvre en cascade l'interrupteur secondaire Q6 et l'interrupteur principal Q2 (comme décrit précédemment) ce qui permet à l'interrupteur principal Q2d'empêcher un tel courant i2 de circuler dans le bus de communication BLW. Ce dernier est ainsi protégé ainsi que la deuxième interface de connexion ILW.
Par ailleurs, lorsque la masse commune GND est perdue, le module de pilotage DLW n'est plus référencé à la masse. Il monte jusqu'au potentiel de 48V (tout le module fonctionnel 1 1 étant monté jusqu'au potentiel de 48V). Sans le deuxième module de protection 20, le module de pilotage DLW verrait à ses bornes une différence de potentiel de 48V-0V qui correspond à la différence entre le potentiel de 48V (appliquée sur le module fonctionnel 1 1 ) et le potentiel de 0V des signaux DAT transmis sur le bus de communication BLW. Cette différence de potentiel entraîne l'apparition d'un courant i2 (illustré sur la figure 4) qui circule dans ledit module de pilotage DLW qui risquerait de l'endommager. En effet, le module de pilotage DLW ne supporte pas une différence de potentiel aussi importante. Dans un exemple non limitatif, il supporte une différence de potentiel inférieure ou égale à 24V. Le deuxième interrupteur de protection Q4 ouvre en cascade l'interrupteur secondaire Q6 et l'interrupteur principal Q2 (comme décrit précédemment) ce qui permet à l'interrupteur principal Q2 d'empêcher le courant i2 de circuler lorsque la masse commune GND est perdue, il n'y aura plus de différence de potentiel aux bornes du module de pilotage DLW et donc plus de courant circulant i2. Le module de pilotage DLW sera uniquement au potentiel de 48V. Il ne sera ainsi pas endommagé. Ainsi, contrairement à un court-circuit CC qui survient dans le module fonctionnel 1 1 où le module de pilotage DLW sera sûrement défectueux, voire détruit, ledit module de pilotage DLW sera protégé en cas de perte de masse commune GND. Ainsi, le module de pilotage DLW n'est pas protégé par le premier module de protection 10 contre un court-circuit CC, mais il est protégé par le deuxième module de protection 20.
Au niveau du troisième nœud N3, une différence de potentiel de 48V- 0V entre ce troisième nœud N3 et le bus de communication BLW (tout le module fonctionnel 1 1 étant monté jusqu'au potentiel de 48V) qui entraîne la création d'un courant i3 (illustré sur la figure 4) entre ledit troisième nœud N3 et ledit bus de communication BLW. En effet, dans ce cas, le troisième nœud N3 monte jusqu'au potentiel de 48V tandis que le bus de communication BLW est au potentiel de 0V du fait des signaux DAT à 0V. Lors d'une perte de masse commune GND, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre comme vu précédemment). Il empêche ainsi un tel courant i3 de circuler et protège ainsi le bus de communication BLW ainsi que la deuxième interface de connexion ILW.
On remarquera qu'avec le premier module de protection 10, on transforme une détection de surtension USS en une détection de la perte de la masse commune GND. On utilise des composants communs pour protéger la deuxième interface de connexion ILW (et donc le bus de communication BLW) contre la perte de la masse commune GND et contre ladite surtension USS. En effet, sur détection d'une surtension USS, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre ce qui a pour conséquence que la résistance de base R14 se déconnecte de la masse commune GND comme vu précédemment, ce qui correspond à une perte de la masse commune GND. Après la détection d'une surtension USS, la suite du fonctionnement de la protection contre une surtension USS ou contre une perte de masse GND est la même pour le premier module de protection 10 et pour le deuxième module de protection 20 comme vu précédemment. Bien entendu la description de l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation non limitatif, l'interrupteur secondaire Q6 peut être un transistor MOSFET ou un transistor IGBT. Dans ces cas, la résistance de base R14 n'est pas nécessaire.
Ainsi, des protocoles bidirectionnels ou unidirectionnels autres que le protocole LIN ou PWM peuvent être utilisés.
Ainsi, l'invention peut s'appliquer également à un dispositif de chauffage électrique 1 pour véhicule automobile. Ainsi, selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 pour véhicule automobile comprend :
- une première interface de connexion I48 avec un réseau d'alimentation électrique G48 adapté pour fournir la deuxième tension U2 ;
- une deuxième interface de connexion ILW avec un bus de communication BLW ;
- un module fonctionnel 1 1 relié à la première interface de connexion I48 ;
- un interrupteur principal Q2 relié au module fonctionnel 1 1 adapté pour faire transiter des signaux DAT sur le bus de communication BLW ;
- un premier module de protection 10 adapté pour isoler le bus de communication BLW du réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il existe une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW, ledit premier module de protection 10 comprenant :
- un module de détection de surtension 100 comprenant un microcontrôleur MC adapté pour :
- détecter une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la deuxième interface de connexion ILW ;
- ouvrir un deuxième interrupteur de protection Q4 suite à ladite détection ; - un interrupteur secondaire Q6 adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension USS de sorte à ouvrir l'interrupteur principal Q2 ;
- ledit deuxième interrupteur de protection Q4 adapté pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire Q6.
Dans ce cas, le module fonctionnel 1 1 comprend au moins un élément chauffant résistif 1 10 alimenté par la première tension U1 et au moins un élément de pilotage associé 1 1 1 alimenté par la deuxième tension U2 et adapté pour piloter ledit élément chauffant résistif 1 10. Dans un exemple non limitatif, l'élément chauffant résistif 1 10 est une résistance chauffante. Dans un autre exemple non limitatif, l'élément chauffant résistif 1 10 est une piste résistive. Dans les deux exemples non limitatifs, la chaleur produite par l'élément chauffant résistif 1 10 est transmise via un conduit de circulation d'un fluide (non illustré) à un fluide qui peut ainsi être chauffé.
De tels dispositifs de chauffage électriques étant connus de l'homme du métier, ils ne sont pas décrits en détail ici.
Ainsi, l'invention décrite présente notamment les avantages suivants :
- c'est une solution simple à mettre en œuvre et peu coûteuse ;
- elle permet, grâce au premier module de protection 10 et à l'interrupteur principal Q2, lors d'une surtension USS (en particulier en cas de court circuit CC) dans le réseau d'alimentation électrique G48 et donc lors d'une surtension USS, d'isoler le bus de communication BLW de la première interface de connexion I48, et donc du réseau d'alimentation électrique G48. Il ne sera ainsi pas endommagé ;
- elle permet, grâce au deuxième module de protection 20 et à l'interrupteur principal Q2, lors d'une perte de masse commune GND, d'isoler le bus de communication BLW de la première interface de connexion I48, et donc du réseau d'alimentation électrique G48. Il ne sera ainsi pas endommagé ; elle permet, grâce au deuxième module de protection 20 et à l'interrupteur principal Q2, de protéger le module de pilotage DLW lors d'une perte de masse commune GND.
elle permet de protéger tout dispositif électronique externe 2 qui est connecté audit pulseur d'air 1 ;
elle permet grâce à l'utilisation du microcontrôleur MC d'utiliser moins de composants électroniques sur la carte à circuit imprimé PCBA comprenant le module fonctionnel 1 1 , le premier module de protection 10 et l'interrupteur principal Q2. C'est ainsi une solution moins coûteuse et plus fiable.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Pulseur d'air (1 ) pour véhicule automobile adapté pour être alimenté par une première tension (U1 ) et par une deuxième tension
(U2), selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend :
- une première interface de connexion (I48) avec un réseau d'alimentation électrique (G48) adapté pour fournir la deuxième tension (U2) ;
- une deuxième interface de connexion (ILW) avec un bus de communication (BLW) ;
- un module fonctionnel (1 1 ) relié à la première interface de connexion (I48) ;
- un interrupteur principal (Q2) relié au module fonctionnel (1 1 ) adapté pour faire transiter des signaux (DAT) sur le bus de communication (BLW) ;
- un premier module de protection (10) adapté pour isoler le bus de communication (BLW) du réseau d'alimentation électrique (G48) lorsqu'il existe une surtension (USS) entre le module fonctionnel (1 1 ) et la deuxième interface de connexion (ILW), ledit premier module de protection (10) comprenant :
- un module de détection de surtension (100) comprenant un microcontrôleur (MC) adapté pour :
- détecter une surtension (USS) entre le module fonctionnel (1 1 ) et la deuxième interface de connexion (ILW) ;
- ouvrir un deuxième interrupteur de protection (Q4) suite à ladite détection ;
- un interrupteur secondaire (Q6) adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension (USS) de sorte à ouvrir l'interrupteur principal (Q2) ; - ledit deuxième interrupteur de protection (Q4) adapté pour s'ouvrir de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire (Q6).
2. Pulseur d'air (1 ) selon la revendication 1 , selon lequel le microcontrôleur (MC) comprend :
- une première entrée (E1 ) adaptée pour mesurer la première tension (U1 ) entre le module fonctionnel (1 1 ) et l'interrupteur secondaire (Q6) ;
- une sortie (S1 ) adaptée pour commander l'ouverture du deuxième interrupteur de protection (Q4) ;
- une deuxième entrée (E2) adaptée pour mesurer une tension
(U10) entre le module fonctionnel (1 1 ) et l'interrupteur principal (Q2).
3. Pulseur d'air (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une diode anti- retour secondaire (D1 1 ) adaptée pour empêcher un courant (i3) de circuler dans le deuxième interrupteur de protection (Q4).
4. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une résistance de rappel principale (R7) adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur principal (Q2) lorsqu'il existe ladite surtension (USS).
5. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une résistance de rappel secondaire (R15) adaptée pour garantir l'ouverture de l'interrupteur secondaire (Q6) lorsqu'il existe ladite surtension (USS).
6. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une résistance de base (R14) adaptée pour garantir la fermeture de l'interrupteur secondaire (Q6) lorsqu'un courant (Ib6) circule dans ledit interrupteur secondaire (Q6).
7. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre un fusible auto- réarmable (R6) adapté pour protéger le bus de communication (BLW) contre un sur-courant.
8. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une diode antiretour tertiaire (D6) adaptée pour garantir que l'interrupteur principal (Q2) reste ouvert.
9. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, selon lequel le pulseur d'air (1 ) comprend en outre une diode de protection (D3) adaptée pour protéger l'interrupteur principal (Q2) contre une augmentation de ladite première tension (U1 ).
10. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, selon lequel la première tension (U1 ) est générée à partir de la deuxième tension (U2).
1 1 . Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, selon lequel le bus de communication (BLW) est un bus LIN ou un bus PWM.
12. Pulseur d'air (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
1 1 , selon lequel le module fonctionnel (1 1 ) comprend un module de pilotage (DLW) adapté pour être alimenté par ladite première tension (U1 ) et pour recevoir et/ou émettre des signaux (DAT) via le bus de communication (BLW).
13. Pulseur d'air (1 ) selon l'une des revendications 1 à 12, selon lequel l'interrupteur principal (Q2) est disposé à proximité de la deuxième interface de connexion (ILW).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1435306A1 (fr) * 2003-01-06 2004-07-07 Valeo Climatisation Commande d'une installation de chauffage et/ou climatisation comprenant un pulseur et un moyen de filtration

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EP1435306A1 (fr) * 2003-01-06 2004-07-07 Valeo Climatisation Commande d'une installation de chauffage et/ou climatisation comprenant un pulseur et un moyen de filtration

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