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WO2018055249A1 - Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile alimente par deux reseaux d'alimentation electriques - Google Patents

Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile alimente par deux reseaux d'alimentation electriques Download PDF

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Publication number
WO2018055249A1
WO2018055249A1 PCT/FR2017/052278 FR2017052278W WO2018055249A1 WO 2018055249 A1 WO2018055249 A1 WO 2018055249A1 FR 2017052278 W FR2017052278 W FR 2017052278W WO 2018055249 A1 WO2018055249 A1 WO 2018055249A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
power supply
voltage
connection interface
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2017/052278
Other languages
English (en)
Inventor
Mickael Bigey
Jonathan FOURNIER
William LAPIERRE
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to EP17768833.0A priority Critical patent/EP3515745A1/fr
Publication of WO2018055249A1 publication Critical patent/WO2018055249A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to an electric heater for a motor vehicle adapted to be supplied with voltage by a first power supply network and a second power supply network.
  • the electric heating device comprises a communication bus on which heating instructions can be sent to it and a connection interface with each power supply network.
  • the communication bus is powered by the same power supply network as the control elements.
  • a disadvantage of this state of the art is that if a problem such as a short circuit occurs in the functional module comprising said control elements, there is a risk that the high voltage supplied by the high power power network is found on the connection interface connected to the low-power power supply network and on the communication bus, creating a dangerous voltage, so-called overvoltage, which may damage them.
  • the present invention aims to solve the aforementioned drawback.
  • the invention proposes an electric heating device for a motor vehicle adapted to be supplied with voltage by a first power supply network and by a second power supply network, according to which the electric heating device comprises:
  • a main switch connected to the functional module adapted to pass signals on the communication bus;
  • the electric heating device may further comprise one or more additional characteristics among the following:
  • the first protection module comprises:
  • an overvoltage detection module comprising:
  • a first protective switch adapted to close when the protective diode becomes conducting
  • a secondary switch adapted to open when said overvoltage exists so as to open the main switch
  • a second protective switch adapted to open when the first protective switch closes so as to open the secondary switch.
  • the opening of the secondary switch avoids having currents flowing from the second power supply network to the first power supply network. This makes it possible to protect the communication bus against an overvoltage.
  • the signals are low logic signals.
  • the low logic signals are 0 volt signals.
  • the electric heating device further comprises a main anti-return diode adapted to prevent a current from flowing to the first power supply network when the main switch is open. This protects the first power supply network.
  • the electric heating device further comprises a secondary non-return diode adapted to prevent a current from flowing in the second protective switch. This protects said second protective switch.
  • the electric heating device further comprises a main return resistance adapted to ensure the opening of the main switch when said overvoltage.
  • the electric heating device further comprises a secondary resistor adapted to ensure the opening of the secondary switch when said overvoltage.
  • the electric heating device further comprises a base resistor adapted to ensure the closure of the secondary switch when a current flows in said secondary switch.
  • the electric heating device further comprises a self-resetting fuse adapted to protect the communication bus against an overcurrent. This makes it possible to protect said communication bus.
  • the electric heating device further comprises a tertiary anti-return diode adapted to ensure that the main switch remains open.
  • the electric heating device further comprises a protective diode adapted to protect the main switch against an increase in the voltage of the first power supply network. This prevents it from being damaged.
  • the electric heating device further comprises an additional protective diode adapted to protect the secondary switch against a voltage inversion. This prevents it from being damaged by a negative voltage.
  • the first power supply network is adapted to provide a voltage lower than a voltage supplied by the second power supply network.
  • the first power supply network is adapted to provide a voltage of 12Volts.
  • the second power supply network is adapted to provide a voltage of 48Volts.
  • 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 supplied with voltage by the first power supply network 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 resistive heating element connected to the first connection interface and at least one associated control element connected to the second connection interface, said control element being adapted to drive said resistive heating element.
  • said control element is adapted to control the current of said resistive heating element.
  • the first connection interface and the second connection interface are connected to a common ground
  • the electric heating device furthermore comprises, in addition, a second protection module adapted to isolate the first network. power supply and the communication bus of the second power supply network during a loss of the common ground.
  • the second protection module comprises:
  • the first protection module is used to protect the first network and the communication bus against a common ground loss. This reduces the costs and complexity of the architecture of the electric heater 1 for the protections.
  • the invention also applies to an air blower for a motor vehicle.
  • an air blower for a motor vehicle adapted to be supplied with voltage by a first power supply network and by a second power supply network, according to which the blower Air includes:
  • connection interface with a communication bus
  • functional module connected to the first connection interface and to the second 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 first power supply network and the communication bus from the second power supply network when there is an overvoltage between the functional module and the first connection interface and the third connection interface; .
  • FIG. 1 represents a diagram according to a non-limiting embodiment of the invention of an electric heating device for a motor vehicle, said electric heating device being powered by a first and a second power supply network, and connected to a communication bus and comprising a first overvoltage protection module and a second protection module against a mass partition;
  • FIG. 2a shows a diagram of the electric heater 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 electric heater 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 electric heater of Figure 1 when there is a short circuit in the second power supply network according to a non-limiting embodiment
  • FIG. 4 represents a diagram of the electric heating device of FIG. 1 when the mass is lost according to a nonlimiting embodiment
  • FIG. 5 represents a diagram of the electric heating device of FIG. 1 when it receives signals from another electronic device, according to a nonlimiting embodiment
  • FIG. 6 shows a diagram of the electric heater of Figure 1 when it sends signals to another electronic device, according to a non-limiting embodiment.
  • motor vehicle we mean any type of motorized vehicle.
  • the electric heating device 1 is supplied with voltage by a first power supply network G12 and a second power supply network G48.
  • the electric heating device 1 comprises:
  • a second I48 connection interface with the second G48 power supply network a third ILW connection interface with a BLW communication bus
  • a functional module 1 1 connected to the first connection interface 112 and to the second 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 first power supply network G12 and the communication bus BLW from the second power supply network G48 when there is an overvoltage USS between the functional module 1 1 and the first interface of connection 112 and the third ILW connection interface.
  • the electric heater 1 is part of a NLW communication network.
  • a USS overvoltage appears between the functional module 1 1 and the first connection interface 112, and between the functional module 1 1 and the third 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 - the BLW communication bus.
  • the main anti-return diode D8 and the first protection module 10 protect these elements against said currents and voltages.
  • the first protection module 10 will make it possible to isolate the first connection interface 112 and the third connection interface ILW and consequently the communication bus BLW with a dangerous voltage, namely the said overvoltage USS.
  • these interfaces which are dimensioned for a low voltage power supply G12 network (here 12V) can not withstand a voltage too large, for example greater than 40V.
  • the first protection module 10 comprises:
  • an overvoltage detection module 100 comprising:
  • the electric heater 1 further comprises a main anti-return diode D8.
  • the electric heater 1 further comprises a main return resistor R7.
  • the electric heater 1 further comprises a secondary booster resistor R15.
  • the electric heating device 1 further comprises a secondary anti-return diode D1 1.
  • the electric heater 1 further comprises a base resistor R14.
  • the first connection interface 112 is adapted to connect the electric heating device 1 with the first power supply network G12. It is an input that can receive a voltage supplied by the first G12 power supply network.
  • the second connection interface I48 is adapted to connect the electric heating device 1 with the second power supply network G48. It is an input that can receive a voltage supplied by the second G48 power supply network.
  • the first and second networks G12, G48 are connected to batteries
  • the first power supply network G12 is adapted to supply a voltage U1 (called first voltage) lower than a voltage U2 (called second voltage) supplied by the second power supply network G48.
  • the first power supply network G12 is adapted to provide a voltage U1 substantially equal to
  • the second power supply network G48 is adapted to provide a voltage U2 substantially equal to 48V (volts). It is a high power network. Note that a battery, connected to the second network G48, which usually provides a voltage of 48V can provide a voltage that can go up to 58V.
  • a voltage, for example 12V, provided by a battery is generally very unstable.
  • the voltage U1 provided by the network G12 is filtered. This limits the voltage U1 which supplies the electric heater 1, in particular the secondary switch Q6 and the second protection switch Q4 described below.
  • the filtered voltage U1 is thus represented in a triangle and inside the frame of the air blower 1. The filtering of a voltage being known to those skilled in the art, it is not described here.
  • first connection interface 112 and the second connection interface I48 are connected to the same GND mass, also called GND common ground.
  • ground cable CX to said common ground GND. Thanks to this common GND mass, it prevents overheating of the electric heater 1. Such overheating can indeed occur if two different masses are used, the two masses being dimensioned differently.
  • a ground cable (called a signal ground cable) connected to the first connection interface 112 and a ground cable (called a power ground cable) connected to the second interface. connection I48.
  • the power ground cable is disconnected when hot, in this case, there is indeed a risk that the signal ground cable burns because the two masses are dimensioned differently.
  • the third ILW connection interface is adapted to connect the electric heater 1 with a communication bus BLW. It's an entrance.
  • connection interfaces 112, I48, ILW thus comprise electrical connections adapted to make the connections respectively with the first power supply network G12, the second power supply network G48 and the communication bus BLW.
  • the communication bus BLW is a LIN communication bus ("Local Internet connection Network").
  • the electric heater 1 is part of a communication network NLW said LIN.
  • a LIN communication bus is a bidirectional communication bus.
  • a LIN communication network makes it possible to use only one wire for the communication of the signals.
  • the communication bus BLW is a PWM communication bus ("Puise Modulation Width").
  • the electric heater 1 is part of a communication network NLW said PWM.
  • a PWM communication bus is a unidirectional bus.
  • the electric heater 1 comprises two unidirectional PWM communication buses, one being used for receiving signals, and the other being used for sending signals.
  • the communication bus BLW makes it possible to convey DAT signals from the electric heating device 1 to an external electronic device 2 (described below) and / or from the external electronic device 2 to the electric heating device 1.
  • an LLW communication line internal to the electric heater 1 (illustrated in FIG. 1 for example) between the functional module 1 1 and the third interface of FIG. ILW connection over which said signals of the functional module 1 1.
  • this communication line is an electronic track.
  • the electric heater 1 further comprises a ground interface IGND.
  • the IGND mass interface is an output.
  • the ground cable CX connects the ground interface IGND to the chassis of the motor vehicle which forms a ground plane.
  • the first protection module 10, the functional module 1 1, the main anti-return diode D8 and the main switch Q2 are part of the same printed circuit board, called the PCBA card (in English "Printed Circuit Board Assembly").
  • This PCBA printed circuit board is thus connected to the ground plane formed by the chassis of the motor vehicle.
  • the first connection interface 112 and the third ILW connection interface are part of the same connector BN12. This makes it possible not to multiply the connectors.
  • the second connection interface I48 and the ground interface IGND form part of the same BN48 connector. This makes it possible not to multiply the connectors.
  • the main switch Q2 is adapted to pass DAT signals on the communication bus BLW.
  • the main switch Q2 is a MOSFET transistor. In a non-limiting embodiment variant, it is an N-channel transistor.
  • the gate G of the transistor receives the first voltage U1, namely the voltage of 12V in the nonlimiting example taken, the source S is connected to the communication bus BLW via the third connection interface ILW, and the drain D is connected to the DLW control module.
  • the main switch Q2 has a threshold voltage Vgsth.
  • the main switch Q2 is closed when its voltage Vgs is equal to the voltage U1 provided by the first network G12, namely here 12V.
  • the main switch Q2 comprises a breakdown voltage greater than 48Volts. In a non-limiting embodiment variant, the breakdown voltage is substantially equal to 100Volts.
  • the main switch Q2 thus supports the voltage U2, here 48V, which it receives (in particular between the source S and the drain D in the non-limiting embodiment of the MOSFETS) during a surge USS or when the common ground GND is lost.
  • the main switch Q2 is open when the voltage Vgs is lower than the voltage Vgsth, that is when Vgs is substantially equal to 0V in a non-limiting example. As we will see below, the main switch Q2 opens:
  • the first protection module 10 protects the first power supply network G12 and the communication bus BLW against a surge USS
  • the second protection module 20 allows to protect the first power supply network G12 and the communication bus BLW against a common ground loss GND.
  • the electric heater 1 further comprises a protective diode D3 associated with the main switch Q2 illustrated in Figure 2a or 2b.
  • This protection diode D3 is adapted to protect the main switch Q2 against an increase in the voltage U1 of the first power supply network G12, in particular against a voltage that is too high between its gate G and its source S.
  • a fault can occur in the case of a fault of the alternator or the starter of the motor vehicle.
  • the protective diode D3 is a Zener diode.
  • the Zener diode D3 comprises a threshold voltage VS3. If the voltage V G s of the main switch Q2 becomes greater than or equal to this voltage VS3, the Zener diode closes said voltage V G s so that it is equal to the threshold voltage VS3. Thus, in a non-limiting example, the threshold voltage VS3 is equal to 20V. The main switch Q2 is thus protected. o usj.bJ.e " at p-resettable R6
  • the electric heating device In a non-limiting embodiment, the electric heating device
  • I further comprises a self-resetting fuse R6 illustrated in Figure 2a or 2b.
  • This self-resetting fuse R6 is arranged in series with the main switch Q2, in particular between said main switch Q2 and the communication bus BLW.
  • An overcurrent is a current that is too strong and that said BLW communication bus can not support.
  • the main switch Q2 behaves like a resistor.
  • the drain D 48V
  • This current called sur-courant, is dangerous because the BLW communication bus does not support this level of overcurrent. This may damage said BLW communication bus or cut communications between the external electronic module 2 (described below) and the functional module 1 1 of the electric heater 1.
  • the electric heater 1 further comprises a tertiary anti-return diode D6 (shown in Figure 2a or 2b) adapted to ensure that the main switch Q2 remains open.
  • the tertiary anti-return diode D6 is arranged in series with the main return resistor R7. Its anode A is connected to the gate G of the main switch Q2 and its cathode K is connected to the source S of the main switch Q2 via the main return resistor R7.
  • V s OV or 1 2V respectively if the DAT signals are transmitted or not.
  • V s 1 2V
  • this voltage of 12V can be found on the gate voltage V G , namely at node N4 illustrated in Figure 2a or 2b.
  • the tertiary anti-return diode D6 is blocked when the potential difference V A K ⁇ VS6, with VS6 the threshold voltage of the tertiary anti-return diode D6.
  • VS6 0.6V.
  • the main switch Q2 opens when the secondary switch Q6 opens.
  • the functional module 1 1 is connected to the first connection interface 112 and to the second connection interface I48 via the BN12 connector respectively and via the BN48 connector previously seen. It can thus be powered by the two different voltages U1 and U2 provided respectively by the two networks G12 and G48.
  • the functional module 1 1 is also connected to the GND common ground via the BN48 connector.
  • An electrical node N1 connects the functional module 1 1 to the first connection interface 112 via an electrical connection wire and to the third connection interface ILW via the secondary switch Q6 and the main switch Q2 described more far.
  • the functional module 1 1 comprises a DLW control module described below (called “electronic driver”).
  • An electrical node N2 called the second node, connects the functional module 1 1, in particular its control module DLW, and the main switch Q2 via the communication line LLW.
  • An electrical node N3 connecteds the functional module 1 1 and the first protection module 10 at the common ground GND.
  • the third node N3 is thus connected to the common ground GND via said functional module 1 1.
  • an electrical node is also called a node.
  • a potential difference of 48V-0V or 48V-12V (between the second node N2 and the third connection interface ILW) appears. leads to the appearance of a current i2 (shown in FIG. 3) flowing from the DLW control module to the communication bus BLW (via the third connection interface ILW) which risks damaging it, as well as the third connection interface ILW.
  • the first protection module 10 (in particular the protection diode D1) described below and the main switch Q2 prevent such a current i2 from circulating and thus protects the communication bus BLW and the third connection interface ILW. These are not damaged.
  • a potential difference of 48V-12V appears (between the third node N3 and the first connection interface 112) which causes the appearance of the current i3 (shown in Figure 3) flowing from the functional module 1 1 to the first connection interface 112 which may damage the first connection interface 112.
  • the electric heating device 1 is an additional electric heating device.
  • the functional module 1 1 comprises at least one resistive heating element 1 10 (illustrated in FIG. 1 and 3) and at least one associated control element 1 1 1 (shown in FIG. 1 and 3) for controlling the current in said at least one resistive heating element 1 10.
  • Said resistive heating element 1 10 is connected to the second connection interface I48 and said associated control element 11 1 is connected to the first connection interface 11.
  • the control element 11 1 is powered by the low power voltage U1 of 12V and the resistive heating element 1 10 is powered by the high power U2 voltage of 48V.
  • the resistive heating element 1 10 is a heating resistor.
  • the resistive heating element 1 10 is a resistive track.
  • the heat produced by the resistive heating element 1 10 is transmitted via a fluid circulation duct (not shown) to said fluid which can thus be heated.
  • a control element 1 1 1 comprises an electronic component such as a switch, which is in a non-limiting example, a MOSFET. It controls the current that feeds a resistive heating element 1 10.
  • the current control in resistive heating elements is known to those skilled in the art, it is not described here.
  • the electric heater 1 comprises a plurality of control elements.
  • a control element 1 1 1 cooperates with a DLW control module of the functional module 1 1 which sends DAT signals to it.
  • a DLW control module can control one or more control elements 1 1 1. The DLW control module is described below.
  • the DLW control module comprises a switch Q8 in series with a pulling resistor R8. It is connected to the main switch Q2 of the electric heater 1.
  • the DLW control module is described below with reference to FIGS. 5 and 6 in its operating mode when:
  • the operating mode is described with a bidirectional BLW communication bus.
  • the DLW control module is adapted to be supplied with voltage by the first power supply network G12. It is thus connected to the first power supply network G12 and GND common ground via the functional module 1 1. It is connected to the first network G12 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 11 1 interpreting these signals DAT so as to drive the resistive heating elements 1 10.
  • said electric heater 1 is adapted to operate in slave mode, it forms a slave module.
  • the DLW control module is adapted to receive and transmit DAT signals on the communication bus BLW to and from an external electronic device 2 called the master module.
  • 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.
  • the master module 2 is connected to the second power supply network G12 via its pulling resistor R9 and to the GND common ground via switch Q9.
  • switches Q8 and Q9 are open. This corresponds to their initial state.
  • the LIN protocol and the master-slave operation prevent them from closing at the same time. Note that for the PWM protocol which is unidirectional, it is not possible to have such collisions.
  • 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.
  • the master module 2 is the engine control ECU of the motor vehicle or an electronic device connected to the dashboard of the motor vehicle.
  • the DAT signals are in a non-limiting example:
  • this information indicates short-circuits, overvoltages, under-voltages, over-temperatures, faulty equipment, electrical consumption of the electric heater 1 etc.
  • the master module 2 is powered by a voltage of 12V in the nonlimiting example taken as illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 illustrates the sending of DAT signals from the master module 2 to the electric heating device 1 and
  • FIG. 6 illustrates the sending of DAT signals of the electric heating device 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 0V (corresponding to a logic signal 0) or 12V (corresponding to a logic signal 1) are sent on the communication bus BLW to the master module 2.
  • signals 0V 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 electric heating device 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. On the source S, there is therefore 0V and on the gate 12V (since the main switch Q2 receives on its gate G 12V of the first 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 electric heating device 1
  • the master module 2 when the slave module, here the electric heating device 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 power supply network G12 and the second power supply network G48.
  • the other slave modules 1 can be powered in the same way or only by the first G12 power supply network.
  • 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 electric heater 1 described above which is a slave module, it disconnects from the communication network NLW thanks to the first protection module 10, but the module master 2 and the other slave modules 1 continue to operate without being disturbed by the faulty slave module (the one that has been 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 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. Furthermore, V A is at 1 2V since before the switch Q8 closes, the source of the main switch Q2 was at 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 electric heating device 1 comprises a main anti-return diode D8.
  • the main anti-return diode D8 is adapted to prevent a current from flowing to the first power supply network G1 2 when the main switch Q2 is open. It provides protection for the secondary switch Q6 during a DC short circuit.
  • the main anti-return diode D8 is disposed between the functional module 1 1 and the first connection interface 11 2, and in particular between the first electrical node N 1 and the first connection interface 11 2. More particularly, its cathode K is connected to the functional module 1 1 and its anode A is connected to the first connection interface 11 2.
  • the first node N 1 rises to the potential of 48V.
  • first node N 1 is at the potential of 48V (all the functional module 1 1 being mounted up to the potential of 48V) while the first connection interface 11 2 is at the potential of 1 2V since connected to the first network G 1 2 of 1 2V.
  • the main anti-return diode D8 is adapted to prevent such a current from circulating from the second power supply network G48 via the first node N 1 to the first power supply network G 1 2 via the first connection interface 11. 2.
  • the main anti-return diode D8 prevents the current it from passing when it is in a blocked state.
  • the main anti-return diode D8 is in a blocked state when the voltage V A K which is equal to the potential difference V A at its anode A and V K at its cathode K is lower than its threshold voltage VS8 (given by the maker).
  • VS8 0.6V.
  • V A 1 2V (since connected to 11 2)
  • V K 48V (the first node N 1 being at the potential of 48V).
  • V A K negative and therefore V AK ⁇ VS8 Thus, the first connection interface 112 is protected against any short circuit DC from the second network G48 and therefore against any overvoltage USS.
  • the main anti-return diode D8 also makes it possible to protect the battery connected to the first network G1 2 against a rise in potential.
  • the potential 48V may end up on the battery 1 2V which would damage not only said battery, but also the other electronic elements of the motor vehicle which are powered by said battery.
  • the first protection module 10 is illustrated in detail in FIG. 2a.
  • the first protection module 10 is adapted to isolate the first power supply network G1 2 and the communication bus BLW from the second power supply network G48 when an overvoltage USS between the functional module 1 1 and the first connection interface 112 and the third 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 first protective switch Q1 adapted to close when the protection diode D1 becomes conducting
  • a secondary switch Q6 adapted to open when there is such a surge USS so as to open the main power switch Q2;
  • a second protective switch Q4 adapted to open when the first protective switch Q1 closes so as to open the secondary switch Q6.
  • the different elements of the protection module 10 are described in detail below.
  • the overvoltage detection module 100 is illustrated in detail in FIG. 2a.
  • the protection diode D1 is arranged between the main switch Q2 and the second protective switch Q4. Its cathode K is connected to the drain D of the main switch Q2 and its anode A is connected to the base B of the second protection switch Q4 and to the GND common ground via a resistor R1 described below.
  • the protection diode D1 comprises a threshold voltage VS1 greater than the voltage U1 supplied by the first power supply network G12, namely greater than 12 volts.
  • the threshold voltage VS1 22V.
  • the protection diode D1 is on when V A K ⁇ - VS1.
  • the protective diode D1 is a Zener diode.
  • the Zener diode D1 closes said voltage U1 0 so that it is equal to the threshold voltage VS1.
  • the first protection switch Q1 is connected to the second protection switch Q4.
  • the first protective switch Q1 is a bipolar transistor.
  • the bipolar transistor Q1 is of the NPN type. Its collector C is connected to the base B of the second protection switch Q4.
  • the node N7 illustrated in FIG. 2a forms the connection between the base B of the second protective switch Q4, the collector C of the first protective switch Q1 and a resistor R3 illustrated in FIG. 2a.
  • the resistor R3 makes it possible to apply to the collector C of the first protective switch Q1 the first voltage U1, namely 12V.
  • the first protection switch Q1 is open.
  • the base B of the second protection switch Q4 is connected to 12V via a resistor R3.
  • the resistor R3 in fact reduces the potential 1 2V on the base B of the second protection switch Q4.
  • the resistor R3 makes it possible to drive the second protective switch Q4 and thus makes it possible to keep the second protective switch Q4 closed.
  • the first protective switch Q1 comprises an internal resistance between its base B and its emitter E and a basic internal resistance B. These internal resistances make it possible to close the first protective switch Q1 when the protection diode D1 becomes bandwidth. It will be noted that the fact of using internal return resistors makes it possible to save space.
  • the first protective switch Q1 closes when there is a DC short circuit and therefore a USS overvoltage as seen above.
  • the first protection module 10 further comprises a resistor R1.
  • the resistor R1 is connected to the common ground GND and to the protective diode D1 seen previously.
  • the resistor R1 is adapted to operate the protection diode D1 so as to drive the first protective switch Q1 through its internal resistors.
  • the voltage across the resistor R1 is the clipped voltage U1 seen previously.
  • the current (not shown) passing through the resistor R1 and thus by the protective diode D1 is of the milliampere order.
  • the second protection switch Q4 is adapted to open:
  • the second protection switch Q4 is connected to the first power supply network G12 via the resistor R3.
  • the resistor R3 is thus adapted to drive the second switch of Q4 protection.
  • the resistor R3 is adapted to limit a current that could flow between the first power supply network G12 and the base B of the second protective switch Q4 in the case where the first protective switch Q1 would close.
  • there would be a short circuit which would generate a current in the second protective switch Q4 of 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. Similarly, the resistor R3 is adapted to limit a current that could flow between the first power supply network G12 and the base B of the first protection switch Q1. Resistor R3 is a so-called "pull-up" resistor.
  • the second protection switch Q4 is arranged between the first protective switch Q1 and the secondary switch Q6.
  • 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 below), 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 collector C the first protection switch Q1.
  • 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 resistor resistors with the resistor R3 make it possible to apply to the emitter E of the second protection switch Q4 the first voltage U1, namely 12V.
  • the fact of using internal return resistors saves space.
  • the second protective switch Q4 is closed when the first protective switch Q1 is opened as previously seen.
  • the second protection switch Q4 opens when the first protective switch Q1 closes as previously seen.
  • 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 rises 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 first power supply network G12 and the BLW communication bus are disconnected from the second G48 power supply network. They will no longer be disturbed by a DC short circuit and therefore by a USS surge.
  • GND common ground loss occurs, the emitter E of the second protective switch Q4 is floating. In this case, no current can pass in the emitter E.
  • the opening of the second protective switch Q4 causes the opening of the secondary switch Q6, the latter causing the opening of the main switch Q2 as described below.
  • the secondary switch Q6 is adapted to open:
  • the secondary switch Q6 is closed by default.
  • the secondary switch Q6 is a bipolar transistor.
  • the bipolar transistor Q6 is of the PNP type. Its base B is connected to the collector C of the second protection switch Q4, its emitter E is connected to the first network G12, and its collector C is connected to the gate G of the main switch Q2.
  • 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 DLW driver, which generates the current i2 which It travels 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 OV as previously described.
  • 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 previously seen following the detection of the overvoltage USS by the protective diode D1) opens the main switch Q2 and thus prevents such a current i2 to flow in the bus BLW communication (via the third ILW connection interface). The latter is thus protected as well as the third ILW connection interface.
  • the main switch Q2 in particular its gate G (connected to the collector C of the secondary switch Q6) in the non-limiting example of the MOSFET, is no longer powered by the voltage U1, namely 12V, and therefore the potential of the gate G is equal to 0V.
  • the tertiary anti-return diode D6 prevents the main return resistance R7 from allowing a voltage to pass from the source S to the gate G.
  • the main switch Q2 opens.
  • the second switch protection Q4 opens as seen previously, which causes the opening of the secondary switch Q6, it is in a blocked state.
  • the secondary switch Q6 opens, this opens the main switch Q2.
  • the main switch Q2 By opening the main switch Q2 during the loss of common ground GND, the second network G48 was disconnected from the communication bus BLW.
  • the electric heater 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 anti-return diode D6 and to the source S of the MOSFET transistor Q2.
  • the applied control level ie the value of the voltage applied
  • the grid does not see the voltage 12V or 0V. It is in a floating state, and could force it to enter conduction, either completely (with risk of erratic operation of the electric heater 1), or partially (with risk of destruction of the main switch Q2).
  • 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 grid 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 electric heater 1 further comprises a secondary booster resistor R15.
  • the secondary resistor R1 5 is adapted to ensure the opening of the secondary switch Q6 when said secondary switch Q6 must open (during a USS overvoltage or when a GND common mass loss).
  • the secondary resistor R1 is connected to the base B and to the emitter E of the bipolar transistor Q6.
  • the secondary resistor R1 5 can control the secondary switch Q6 opening when its base B is floating, namely when the second protective switch Q4 opens as described above.
  • this secondary resistor R1 5 can initialize the voltage V B E of the secondary switch Q6 to 0V (it is therefore by default to 0V) which guarantees the opening of the secondary switch Q6 when there is no current Ib6 flowing in the base B of said secondary switch Q6.
  • the secondary return resistor R15 is a so-called “pull-out” resistor. up ".
  • the first protection module 10 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 switch Q4 may break. Therefore the protection of the main switch Q2 is no longer assured. It is the same when the common mass GND is lost.
  • the secondary non-return diode D1 1 is adapted to prevent such a current i3 from circulating in the second protective switch Q4. It thus protects said second protective switch Q4.
  • the secondary anti-return diode D1 1 prevents the current i3 from passing when it is in a blocked state.
  • the secondary non-return diode D1 1 is in a blocked state when the voltage V A K equal to the potential difference V A at its anode A and V K at its cathode K is less than its threshold voltage VS1 1 (given by the manufacturer).
  • VS1 1 0.6V. We have such a difference when there is a USS overvoltage.
  • V A K negative ⁇ VS1 1.
  • V EB 0V. Note that it is the same when the common mass GND is lost.
  • the secondary anti-return diode D1 1 is conducting when V AK > Vs. This is obtained when there is no short circuit. Indeed, in this case, there is V A at potential 1 2V and V k at the ground potential.
  • the electric heater 1 further comprises a base resistor R14.
  • the base resistor R14 is adapted to size the base current Ib6 which flows in the secondary switch Q6.
  • the base resistor R14 is arranged between the secondary switch Q6 and the second protective switch Q4.
  • the base resistor R14 is connected to the base B of the secondary switch Q6 and to the collector C of the second protective switch Q4.
  • the basic resistance R14 makes it possible to drive the secondary switch Q6 on closing by virtue of the base current Ib6 which it supplies.
  • the sizing of the base current Ib6 ensures the closure of the secondary switch Q6. In addition it avoids having a current Ib6 too important which could break the component Q6.
  • the threshold value of Ib6 for the secondary switch Q6 to close is Ib6> lc / ⁇ , with the collector current and ⁇ current amplification of the switch given by the manufacturer of the switch.
  • the electric heater 1 further comprises an additional protective diode D1 2.
  • the additional protection diode D1 2 to protect the secondary switch Q6 against a voltage inversion U1.
  • the additional protection diode D12 is arranged between the secondary switch Q6 and the first network G1 2.
  • the second protection module 20 is illustrated in detail in FIG. 2b.
  • the second protection module 20 is adapted to isolate the first electrical network G1 2 and the communication bus BLW from the second power supply network G48 during a loss of the common ground GND.
  • the common ground GND is lost when the ground connecting cable CX which connects the first and second connection interfaces 112 and I48 to the common ground GND is cut as shown in FIG. 4.
  • the second protection module 20 is part of the first protection module 10. In fact, it comprises:
  • the second protection module 20 further comprises the main return resistor R7.
  • the second protection module 20 protects these elements against said currents as follows.
  • 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 third connection interface ILW) which risks damaging them.
  • 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 such a current i2 from circulating (as previously described) in the BLW communication bus. The latter is thus protected as well as the third 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 protective 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 when the GND common ground 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.
  • the DLW control module will be protected in case of GND common mass loss.
  • 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 protection switch Q4 opens as previously seen. It thus prevents such a current i3 from circulating and thus protects the first connection interface 112 and the communication bus BLW as well as the third 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 first connection interface 112 and the third ILW connection interface (and thus the BLW communication bus) against the loss of the GND common ground and against said USS overvoltage.
  • the second protection 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 common mass GND.
  • 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 secondary switch Q6 may be a MOSFET transistor or an IGBT transistor. In these cases, the basic resistance R14 is not necessary.
  • the first connection interface 112 and the second connection interface I48 are connected to two different masses. In this case, it does not have a second protection module 20.
  • bidirectional or unidirectional protocols other than the LIN or PWM protocol can be used.
  • the invention can also be applied to an air blower 1 for a motor vehicle.
  • the air blower 1 for a motor vehicle is adapted to be supplied with voltage by a first power supply network G12 and a second power supply network G48.
  • the air blower 1 comprises:
  • a functional module 1 1 connected to the first connection interface 112 and to the second connection interface I48; a main switch Q2 connected to the functional module 1 1 adapted to pass DAT signals on the communication bus BLW;
  • a first protection module 10 adapted to isolate the first power supply network G12 and the communication bus BLW from the second power supply network G48 when there is an overvoltage USS between the functional module 1 1 and the first interface of connection 112 and the third ILW connection interface.
  • the functional module 1 1 comprises at least one driving load 1 10 and at least one associated driving element 1 1 1 for driving the current in said at least one driving load 1 10.
  • Said driving load 1 10 is connected to the second connection interface I48 and the control element 1 1 1 is connected to the first connection interface 112.
  • the control element 1 1 1 is powered by the low power voltage U1 12V and said driving load 1 10 is powered by the high power U2 voltage of 48V.
  • Said driving load 1 10 makes it possible to turn the motor of the air blower 1.
  • an air blower 1 comprises:
  • centrifugal type wheel mounted on an axis of the electric motor
  • an engine support comprising a housing in which the electric motor can be housed.
  • All of these elements are configured to be mounted in an air conditioning, ventilation and / or heating device via said motor support.
  • a control element 1 1 1 is mounted on the motor support of the air blower 1.
  • a control element 1 1 1 is mounted at a distance from the air blower 1 on or in the air conditioning, ventilation and / or heating device.
  • air blowers are known to those skilled in the art, they are not described in detail here.
  • an air blower 1 is used in an air conditioning, ventilation and / or heating device for a motor vehicle (called HVAC "Heating Ventilation and Air Conditioning") or for cooling the engine. of the motor vehicle.
  • the main anti-return diode D8 and the main switch Q2 allows, thanks to the first protection module 10, the main anti-return diode D8, and the main switch Q2, during a USS overvoltage (in particular in the case of a short circuit CC) in the second power supply network electrical G48 and therefore during a USS overvoltage, to isolate the BLW communication bus and the first connection interface 112 of the second connection interface 148, and therefore the second G48 power supply network. They are not damaged;

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique (1) pour véhicule automobile adapté pour être alimenté en tension par un premier et deuxième réseaux (G12, G48), comprenant : - une première, deuxième et troisième interface de connexion (I12, I48, ILW) respectivement avec le premier réseau, le deuxième réseau et un bus de communication (BLW); - un module fonctionnel (11) relié à la première interface de connexion (I12) et à la deuxième interface de connexion (I48); - un interrupteur principal (Q2) relié au module fonctionnel (11) adapté pour faire transiter des signaux (DAT) sur le bus de communication (BLW); - un premier module de protection (10) adapté pour isoler le premier réseau (G12) et le bus de communication (BLW) du deuxième réseau (G48) lorsqu'il existe une surtension (USS) entre le module fonctionnel (11) et la première et troisième interface de connexion (I12, ILW).

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE ALIMENTE PAR DEUX RESEAUX D'ALIMENTATION
ELECTRIQUES
DOMAI N E TECH N I Q U E D E L' I NVE NTI ON
La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile adapté pour être alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique et par un deuxième réseau d'alimentation électrique.
Elle trouve une application particulière, mais non limitative dans les véhicules automobiles.
A R 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 dispositifs de chauffage électriques pour véhicule automobile, en particulier lorsque ces dispositifs de chauffages électriques sont des dispositifs additionnels, il est connu d'alimenter un dispositif de chauffage électrique par deux réseaux d'alimentation électriques différents, l'un étant un réseau d'alimentation électrique forte puissance utilisé pour fournir une forte tension à des éléments chauffants résistifs du dispositif de chauffage électrique et l'autre étant un réseau d'alimentation électrique faible puissance utilisé pour fournir une tension plus faible à des éléments de pilotage du courant dans les résistances chauffantes. Les résistances chauffantes et les éléments de pilotage font partie d'un même module fonctionnel. A cet effet, le dispositif de chauffage électrique comprend un bus de communication sur lequel des consignes de chauffe peuvent lui être envoyées et une interface de connexion avec chaque réseau d'alimentation électrique. 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 l'interface de connexion reliée au réseau d'alimentation électrique faible puissance et sur le bus de communication, créant ainsi une tension dangereuse, dite surtension, qui risque de les 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 dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile adapté pour être alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique et par un deuxième réseau d'alimentation électrique, selon lequel le dispositif de chauffage électrique comprend :
- une première interface de connexion avec le premier réseau d'alimentation électrique ;
- une deuxième interface de connexion avec le deuxième réseau d'alimentation électrique ;
- une troisième interface de connexion avec un bus de communication ;
- un module fonctionnel relié à la première interface de connexion et à la deuxième 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 premier réseau d'alimentation électrique et le bus de communication du deuxième réseau d'alimentation électrique lorsqu'il existe une surtension entre le module fonctionnel et la première interface de connexion et la troisième interface de connexion. 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 première interface de connexion et la troisième 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 forte puissance du réseau d'alimentation électrique faible puissance et du bus de communication. Ces derniers ne seront donc pas impactés par ladite surtension et seront par conséquent protégés. Selon des modes de réalisation non limitatifs, le dispositif de chauffage électrique peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
Selon un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection comprend :
- un module de détection de surtension comprenant :
- une diode de protection ;
- un premier interrupteur de protection adapté pour se fermer lorsque la diode de protection devient passante ;
- un interrupteur secondaire adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension de sorte à ouvrir l'interrupteur principal ;
- un deuxième interrupteur de protection adapté pour s'ouvrir lorsque le premier interrupteur de protection se ferme de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire.
L'ouverture de l'interrupteur secondaire évite d'avoir des courants qui circulent du deuxième réseau d'alimentation électrique vers le premier réseau d'alimentation électrique. Cela permet ainsi de protéger le bus de communication contre une surtension.
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, le dispositif de chauffage électrique comprend en outre une diode anti-retour principale adaptée pour empêcher un courant de circuler vers le premier réseau d'alimentation électrique lorsque l'interrupteur principal est ouvert. Cela permet de protéger le premier réseau d'alimentation électrique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique comprend en outre une diode de protection adaptée pour protéger l'interrupteur principal contre une augmentation de la tension du premier réseau d'alimentation électrique. Cela évite qu'il ne soit endommagé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique comprend en outre une diode de protection supplémentaire adaptée pour protéger l'interrupteur secondaire contre une inversion de tension. Cela évite qu'il ne soit endommagé par une tension négative.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le premier réseau d'alimentation électrique est adapté pour fournir une tension inférieure à une tension fournie par le deuxième réseau d'alimentation électrique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le premier réseau d'alimentation électrique est adapté pour fournir une tension de 12Volts.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le deuxième réseau d'alimentation électrique est adapté pour fournir une tension de 48Volts.
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 en tension par le premier réseau d'alimentation électrique 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 un élément chauffant résistif relié à la première interface de connexion et au moins un élément de pilotage associé relié à la deuxième interface de connexion, ledit élément de pilotage étant adapté pour piloter ledit élément chauffant résistif. En particulier, ledit élément de pilotage est adapté pour piloter le courant dudit élément chauffant résistif.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première interface de connexion et la deuxième interface de connexion sont reliées à une masse commune, et le dispositif de chauffage électrique comprend en outre en outre un deuxième module de protection adapté pour isoler le premier réseau d'alimentation électrique et le bus de communication du deuxième 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 premier réseau et le bus de communication contre une perte de masse commune. On réduit ainsi les coûts et ainsi que complexité de l'architecture du dispositif de chauffage électrique 1 pour les protections.
L'invention s'applique également à un pulseur d'air pour véhicule automobile. Ainsi, selon un mode de réalisation non limitatif, il est également proposé un pulseur d'air pour véhicule automobile adapté pour être alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique et par un deuxième réseau d'alimentation électrique, selon lequel le pulseur d'air comprend :
- une première interface de connexion avec le premier réseau d'alimentation électrique ;
- une deuxième interface de connexion avec le deuxième réseau d'alimentation électrique ;
- une troisième interface de connexion avec un bus de communication ; - un module fonctionnel relié à la première interface de connexion et à la deuxième 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 premier réseau d'alimentation électrique et le bus de communication du deuxième réseau d'alimentation électrique lorsqu'il existe une surtension entre le module fonctionnel et la première interface de connexion et la troisième interface de connexion. 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 dispositif de chauffage électrique pour un véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage électrique étant alimenté par un premier et un deuxième réseau d'alimentation électriques, 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 parte de masse ;
- la figure 2a représente un schéma du dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique de la figure 1 lorsqu'il y a un court-circuit dans le deuxième réseau d'alimentation électrique selon un mode de réalisation non limitatif ; - la figure 4 représente un schéma du dispositif de chauffage électrique de la figure 1 lorsque la masse est perdue selon un mode de réalisation non limitatif ;
- la figure 5 représente un schéma du dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique de la figure 1 lorsqu'il envoie des signaux à un autre dispositif électronique, 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 dispositif de chauffage électrique 1 pour véhicule automobile est décrit en référence aux figures 1 à 6 selon un mode de réalisation non limitatif.
Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé.
Le dispositif de chauffage électrique 1 est alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique G12 et par un deuxième réseau d'alimentation électrique G48.
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 dispositif de chauffage électrique 1 comprend :
- une première interface de connexion 112 avec le premier réseau d'alimentation électrique G12 ;
- une deuxième interface de connexion I48 avec le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 ; - une troisième interface de connexion ILW avec un bus de communication BLW ;
- un module fonctionnel 1 1 relié à la première interface de connexion 112 et à la deuxième 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 premier réseau d'alimentation électrique G12 et le bus de communication BLW du deuxième réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il existe une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la première interface de connexion 112 et la troisième interface de connexion ILW.
Le dispositif de chauffage électrique 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 première interface de connexion 112, et entre le module fonctionnel 1 1 et la troisième 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 tension fournie par le deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Cela entraîne l'apparition de différences de potentiels et par conséquent de courants qui circulent entre ledit module fonctionnel 1 1 et :
- la première interface de connexion 112 ;
- le premier module de protection 10 ; - le bus de communication BLW.
Ces courants et tensions risquent d'abîmer en particulier la première interface de connexion 112 et le bus de communication BLW. La diode antiretour principale D8 ainsi que le premier module de protection 10 permettent de protéger ces éléments contre lesdits courants et tensions.
En particulier le premier module de protection 10 va permettre d'isoler la première interface de connexion 112 et la troisième interface de connexion ILW et par conséquent le bus de communication BLW d'une tension dangereuse, à savoir ladite surtension USS. En effet, ces interfaces qui sont dimensionnées pour un réseau d'alimentation électrique faible tension G12 (ici 12V) ne peuvent 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 :
- une diode de protection D1 ;
- un premier interrupteur de protection Q1 ;
- un interrupteur secondaire Q6 ;
- un deuxième interrupteur de protection Q4.
Comme décrit en détail par la suite, lorsqu'il existe un court-circuit qui entraîne une surtension USS, le premier interrupteur de protection Q1 va se fermer ce qui va entraîner 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 les première et troisième interfaces de connexions 112, ILW du deuxième réseau G48 et par conséquent d'isoler le premier réseau G12 et le bus de communication BLW du deuxième réseau G48. Le premier réseau G12 et le bus de communication BLW seront ainsi protégés de ladite surtension USS. Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une diode anti-retour principale D8.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une résistance de rappel principale R7.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une résistance de rappel secondaire R15.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une diode anti-retour secondaire D1 1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une résistance de base R14.
Les différents éléments du dispositif électrique 1 sont décrits plus en détail ci- après.
• Inï açes de connexion
La première interface de connexion 112 est adaptée pour connecter le dispositif de chauffage électrique 1 avec le premier réseau d'alimentation électrique G12. C'est une entrée qui permet de recevoir une tension fournie par le premier réseau d'alimentation électrique G12.
La deuxième interface de connexion I48 est adaptée pour connecter le dispositif de chauffage électrique 1 avec le deuxième réseau d'alimentation électrique G48. C'est une entrée qui permet de recevoir une tension fournie par le deuxième réseau d'alimentation électrique G48.
Les premiers et deuxièmes réseaux G12, G48 sont reliés à des batteries
(non illustrées) du véhicule automobile qui sont des générateurs de tension.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier réseau d'alimentation électrique G12 est adapté pour fournir une tension U1 (dite première tension) inférieure à une tension U2 (dite deuxième tension) fournie par le deuxième réseau d'alimentation électrique G48.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier réseau d'alimentation électrique G12 est adapté pour fournir une tension U1 sensiblement égale à
12V (Volts). C'est un réseau faible puissance. Dans un mode de réalisation non limitatif, le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 est adapté pour fournir une tension U2 sensiblement égale à 48V (Volts). C'est un réseau forte puissance. On notera qu'une batterie, reliée au deuxième réseau G48, qui fournit de manière usuelle une tension de 48V permet de fournir une tension qui peut monter jusqu'à 58V.
On notera qu'une tension, par exemple de 12V, fournie par une batterie est en général très peu stable. Ainsi, dans un exemple non limitatif, en cas de défauts de l'alternateur du véhicule automobile, la tension peut monter très haut, parfois jusqu'à 100V. Aussi, dans un mode de réalisation non limitatif, la tension U1 fournie par le réseau G12 est filtrée. Cela permet de limiter la tension U1 qui alimente le dispositif de chauffage électrique 1 , en particulier l'interrupteur secondaire Q6 et le deuxième interrupteur de protection Q4 décrits plus loin. Sur les figures 2a et 2b, la tension U1 filtrée est ainsi représentée dans un triangle et à l'intérieur du cadre du pulseur d'air 1 . Le filtrage d'une tension étant connue de l'homme du métier, il n'est pas décrit ici.
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 112 et la deuxième interface de connexion I48 sont reliées à une même masse GDN, appelée également masse commune GND.
Elles sont reliées par un câble de masse CX à ladite masse commune GND. Grâce à cette masse commune GND, on évite une surchauffe du dispositif de chauffage électrique 1 . Une telle surchauffe peut en effet survenir si deux masses différentes sont utilisées, les deux masses étant dimensionnées différemment. Dans ce cas, on a un câble de masse (appelé câble de masse de signal) relié à la première interface de connexion 112 et un câble de masse (appelé câble de masse de puissance) relié à la deuxième interface de connexion I48. Lorsqu'on déconnecte le câble de masse de puissance à chaud, dans ce cas, il y a en effet un risque que le câble de masse de signal brûle du fait que les deux masses sont dimensionnées différemment.
La troisième interface de connexion ILW est adaptée pour connecter le dispositif de chauffage électrique 1 avec un bus de communication BLW. C'est une entrée.
Les interfaces de connexion 112, I48, ILW comprennent ainsi des connexions électriques adaptées pour effectuer les connexions respectivement avec le premier réseau d'alimentation électrique G12, le deuxième 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 1 vers un dispositif électronique externe 2 (décrit plus loin) et/ou du dispositif électronique externe 2 vers le dispositif de chauffage électrique 1 . On notera qu'il existe une ligne de communication LLW interne au dispositif de chauffage électrique 1 (illustrée sur la figure 1 par exemple) entre le module fonctionnel 1 1 et la troisième 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 dispositif de chauffage électrique 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 , la diode anti-retour principale D8 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 première interface de connexion 112 et la troisième interface de connexion ILW font partie d'un même connecteur BN12. Cela permet de ne pas multiplier les connecteurs.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , dans un mode de réalisation non limitatif, la deuxième 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.
• l n.te rru pte u r p.r i 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 troisième 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 troisième 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 premier réseau d'alimentation électrique G12 et le bus de communication BLW contre une surtension USS, tandis que le deuxième module de protection 20 permet de protéger le premier réseau d'alimentation électrique G12 et le bus de communication BLW contre une perte de masse commune GND.
° Pjode de .protecti o n . D3
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 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 tension U1 du premier réseau d'alimentation électrique G12, en particulier contre une tension trop élevée entre sa grille G et sa source S.
En effet, si un défaut survient sur le premier réseau d'alimentation électrique G12, la 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 usj.bJ.e„au p-réarmable R6
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique
I 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.
II 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 = OV ou 1 2V respectivement si les signaux DAT sont émis ou non. Lorsque Vs = 1 2V, 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 OV (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 OV 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 anti-retour tertiaire 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. • M duje fonctionnel
Le module fonctionnel 1 1 est relié à la première interface de connexion 112 et à la deuxième interface de connexion I48 via respectivement le connecteur BN12 et via le connecteur BN48 vu précédemment. Il peut être ainsi alimenté par les deux tensions différentes U1 et U2 fournit respectivement par les deux réseaux G12 et G48.
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 première interface de connexion 112 via un fil de connexion électrique et à la troisième 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.
Lorsqu'un court-circuit CC apparaît dans le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 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 première interface de connexion 112) qui entraîne l'apparition du courant il (illustré sur la figure 3) circulant du module fonctionnel 1 1 vers la première interface de connexion 112 qui risque d'endommager la première interface de connexion 112. La diode anti-retour principale D8 (décrite plus loin) empêche un tel courant il de circuler et protège ainsi la première interface de connexion 112. Cette dernière n'est ainsi pas endommagée.
Au niveau du deuxième nœud N2, du coté 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 troisième 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 troisième interface de connexion ILW) qui risque de l'endommager ainsi que la troisième interface de connexion ILW. Le premier module de protection 10 (en particulier la diode de protection D1 ) 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 troisième interface de connexion ILW. Ces derniers ne sont ainsi pas endommagés.
Au niveau du troisième nœud N3, une différence de potentiel de 48V- 12V apparaît (entre le troisième nœud N3 et la première interface de connexion 112) qui entraîne l'apparition du courant i3 (illustré sur la figure 3) circulant du module fonctionnel 1 1 vers la première interface de connexion 112 qui risque d'endommager la première interface de connexion 112.
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 troisième interface de connexion ILW. Ces derniers ne sont ainsi pas endommagés. Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 est un dispositif de chauffage électrique additionnel. Dans ce cas, le module fonctionnel 1 1 comprend au moins un élément chauffant résistif 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 ledit au moins un élément chauffant résistif 1 10.
Ledit élément chauffant résistif 1 10 est relié à la deuxième interface de connexion I48 et ledit élément de pilotage associé 1 1 1 est relié à la première interface de connexion 112. 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 l'élément chauffant résistif 1 10 est alimenté par la tension U2 forte puissance de 48V.
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) audit 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.
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 un élément chauffant résistif 1 10. Le pilotage du courant dans des éléments chauffants résistifs étant connu de l'homme du métier, il n'est pas décrit ici. Classiquement, le dispositif de chauffage électrique 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.
° Module de pjjotage
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 dispositif de chauffage électrique 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 dans le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 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 en tension par le premier réseau d'alimentation électrique G12. Il est ainsi relié au premier réseau d'alimentation électrique G12 et à la masse commune GND via le module fonctionnel 1 1 . Il est relié au premier réseau G12 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 éléments chauffants résistifs 1 10.
Dans un mode de réalisation non limitatif, ledit dispositif de chauffage électrique 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 au deuxième réseau d'alimentation électrique G12 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 dispositif de chauffage électrique 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 forment 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 puissance de chauffe envoyées du module maître 2 au dispositif de chauffage électrique 1 ; et
- des informations de diagnostic envoyées au du module maître 2 par le dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 1 et la figure 6 illustre l'envoi de signaux DAT du dispositif de chauffage électrique 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 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 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 dispositif de chauffage électrique 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 0V et sur la grille 12V (puisque l'interrupteur principal Q2 reçoit sur sa grille G 12V de la première 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 dispositif de chauffage électrique 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 le premier réseau d'alimentation électrique G12 et le deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Les autres modules esclaves 1 peuvent être alimentés de la même manière ou uniquement par le premier réseau d'alimentation G12.
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 dispositif de chauffage électrique 1 décrit ci-dessus qui est un module esclave, il se déconnecte du réseau de communication NLW grâce au premier module de protection 10, 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 subi 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 subi 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.
° PiQds.de.rgute Jjbre D2
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 OV, 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 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 0V (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 OV 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 ≠ OV (VKAK 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 12V, 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 12V, on a Vgs=0V. L'interrupteur principal Q2 est alors ouvert. · Diode antj-jetour.pnncipaJe.D8,
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend une diode anti-retour principale D8.
La diode anti-retour principale D8 est adaptée pour empêcher un courant de circuler vers le premier réseau d'alimentation électrique G1 2 lorsque l'interrupteur principal Q2 est ouvert. Elle assure la protection de l'interrupteur secondaire Q6 lors d'un court-circuit CC. La diode anti-retour principale D8 est disposée entre le module fonctionnel 1 1 et la première interface de connexion 11 2, et en particulier entre le premier nœud électrique N 1 et la première interface de connexion 11 2. Plus particulièrement, sa cathode K est reliée au module fonctionnel 1 1 et son anode A est reliée à la première interface de connexion 11 2.
Quand il existe un court-circuit CC qui engendre une surtension USS, le premier nœud N 1 monte jusqu'au potentiel de 48V.
Il existe ainsi une différence de potentiel entre le premier nœud N 1 et la première interface de connexion 11 2 qui entraîne la création d'un courant il (illustré sur la figure 3) entre ledit premier nœud N 1 et ladite première interface de connexion 11 2. En effet, dans ce cas, le premier nœud N 1 se trouve au potentiel de 48V (tout le module fonctionnel 1 1 étant monté jusqu'au potentiel de 48V) tandis que la première interface de connexion 11 2 est au potentiel de 1 2V puisque reliée au premier réseau G 1 2 de 1 2V.
La diode anti-retour principale D8 est adaptée pour empêcher un tel courant il de circuler depuis le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 via le premier nœud N 1 vers le premier réseau d'alimentation électrique G 1 2 via la première interface de connexion 11 2.
La diode anti-retour principale D8 empêche le courant il de passer lorsqu'elle est dans un état bloqué.
La diode anti-retour principale D8 est dans un état bloqué quand la tension VAK qui est égale à la différence de potentiel VA à son anode A et VK à sa cathode K est inférieure à sa tension seuil VS8 (donnée par le fabricant). Dans un exemple non limitatif, VS8= 0,6V. On a une telle différence lorsqu'il existe un court circuit CC qui engendre une surtension USS sur le nœud N 1 . En effet, dans ce cas, on a VA = 1 2V (puisque reliée à 11 2) et VK = 48V (le premier nœud N 1 étant au potentiel de 48V). On a donc VAK négative et donc VAK < VS8. Ainsi, la première interface de connexion 112 est protégée contre tout court- circuit CC provenant du deuxième réseau G48 et donc contre toute surtension USS.
On notera que la diode anti-retour principale D8 est passante lorsque VAK≥ VS8. On obtient ceci lorsqu'il n'existe pas de court circuit CC et donc de surtension USS sur le premier nœud N1 . En effet, dans ce cas, on a VA = 1 2V (puisque reliée à 11 2) et Vk =1 2-0, 6V, ce qui donne bien VAK > VS8.
Le même raisonnement s'applique quand la masse GND est perdue. En effet, quand la masse commune GND est perdue tel qu'illustré sur la figure 4, le câble de masse CX ayant été sectionné, le premier nœud N1 devient flottant, car il n'est plus relié à la masse commune GND. Il monte donc jusqu'au potentiel 48V.
On notera que la tension VAK est inférieure à la tension seuil VS8 (D8 est bloquée) lorsque la masse commune GND est perdue. En effet, dans ce cas, on a VA = 1 2V et VK = 48V (le premier nœud N1 étant au potentiel de 48V). On a donc VAK négative et donc VAK≤ VS8.
Par ailleurs, VAK≥ VS8 (D8 est passante) lorsque la masse commune GND n'est pas perdue. En effet, dans ce cas, on a VA = 12V et Vk =1 2-0,6V.
On notera que la diode anti-retour principale D8 permet aussi de protéger la batterie reliée au premier réseau G1 2 contre une montée de potentiel. En effet, dans cette diode anti-retour principale D8, en cas de surtension USS ou de perte de masse commune, le potentiel 48V risque de se retrouver sur la batterie 1 2V ce qui endommagerait non seulement ladite batterie, mais également les autres éléments électroniques du véhicule automobile qui sont alimentés par ladite batterie.
• Premier mpdule„de„protection .1.0
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 premier réseau d'alimentation électrique G1 2 et le bus de communication BLW du deuxième réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la première interface de connexion 112 et la troisième 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 les première et troisième interfaces de connexion 112, ILW est supérieure à la tension U1 fournie par le premier réseau d'alimentation G12.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection 10 comprend :
- un module de détection de surtension 100 comprenant :
- une diode de protection D1 ;
- un premier interrupteur de protection Q1 adapté pour se fermer lorsque la diode de protection D1 devient passante ;
- 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 ;
- un deuxième interrupteur de protection Q4 adapté pour s'ouvrir lorsque le premier interrupteur de protection Q1 se ferme de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire Q6.
Les différents éléments du module de protection 10 sont décrits en détail ci- après.
° Module de détection d
Le module de détection de surtension 100 est illustré en détail sur la figure 2a.
■ P.iQde de rotecti n. DI.
La diode de protection D1 est disposée entre l'interrupteur principal Q2 et le deuxième interrupteur de protection Q4. Sa cathode K est reliée au drain D de l'interrupteur principal Q2 et son anode A est reliée à la base B du deuxième interrupteur de protection Q4 et à la masse commune GND via une résistance R1 décrite plus loin.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la diode de protection D1 comprend une tension seuil VS1 supérieure à la tension U1 fournie par le premier réseau d'alimentation électrique G12, à savoir supérieure à 1 2Volts. Dans un exemple non limitatif, la tension seuil VS1 = 22V.
La diode de protection D1 est passante lorsque VAK≥ - VS1 .
Lorsqu'il existe un court-circuit CC dans le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 qui engendre une surtension USS, la tension U1 0 (illustrée sur les figures 2 et 3) sur le deuxième nœud N2 et donc sur la ligne de communication LLW est égale à la surtension USS engendrée par le court-circuit CC et est donc supérieure à la tension U1 (égale à12V dans l'exemple non limitatif pris). On a donc Vk = U1 0 et VA = 0V (car l'anode est connectée à la masse commune GND via la résistance R1 ). On a donc VKA=U1 0 et donc VKA ≥ 22V. On a ainsi un courant ÎKA qui circule de la cathode K vers l'anode A de la diode de protection D1 . La diode de protection D1 devient ainsi passante.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la diode de protection D1 est une diode Zener. Ainsi, si la tension U1 0 devient supérieure ou égale à cette tension VS1 , la diode Zener D1 écrête ladite tension U1 0 de sorte qu'elle soit égale à la tension seuil VS1 .
Lorsque la diode de protection D1 est passante, cela entraîne la fermeture du premier interrupteur de protection Q1 , car ce dernier est dans ce cas alimenté par la tension U1 0. Dans ce cas, on a en effet la tension sur la base B VB = U1 0 (écrêtée), la tension sur l'émetteur E VE= 0V, car l'émetteur E est relié à la masse commune GND, et donc VBE = U1 0 (écrêtée), qui est supérieure à la tension seuil de conduction de la diode de protection D1 . La diode de protection D1 a permis ainsi de détecter une surtension USS. On notera que le temps de détection d'une surtension USS est de l'ordre de la microseconde. ■ LemjerjnJerru teur^de. ro
Le premier interrupteur de protection Q1 est connecté au deuxième interrupteur de protection Q4.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier interrupteur de protection Q1 est un transistor bipolaire. Dans une variante de réalisation non limitative, le transistor bipolaire Q1 est de type NPN. Son collecteur C est relié à la base B du deuxième interrupteur de protection Q4. Le nœud N7 illustré sur la figure 2a forme la connexion entre la base B du deuxième interrupteur de protection Q4, le collecteur C du premier interrupteur de protection Q1 et une résistance R3 illustrée sur la figure 2a.
Par ailleurs, son émetteur E est relié à la masse commune GND, et sa base B est reliée à la diode de protection D1 et à la résistance R1 (décrite plus loin).
La résistance R3 permet d'appliquer sur le collecteur C du premier interrupteur de protection Q1 la première tension U1 , à savoir 12V.
Par défaut, le premier interrupteur de protection Q1 est ouvert.
Lorsque le premier interrupteur de protection Q1 est ouvert, la base B du deuxième interrupteur de protection Q4 est reliée à 12V via une résistance R3. La résistance R3 ramène en effet le potentiel 1 2V sur la base B du deuxième interrupteur de protection Q4. La résistance R3 permet de piloter le deuxième interrupteur de protection Q4 et permet ainsi de maintenir le deuxième interrupteur de protection Q4 fermé.
Lorsque le premier interrupteur de protection Q1 se ferme, son émetteur E se retrouve à la masse commune GND et le nœud N7 est par conséquent relié à la masse commune GND. La base B du deuxième interrupteur de protection Q4 est alors reliée à la masse commune GND. Cela a pour conséquence qu'il n'existe plus de courant circulant Ib4 dans le deuxième interrupteur de protection Q4. Ce dernier s'ouvre donc. Il n'est plus piloté par la résistance R3.
On notera que le premier interrupteur de protection Q1 comprend une résistance interne entre sa base B et son émetteur E et une résistance interne de base B. Ces résistances internes permettent de fermer le premier interrupteur de protection Q1 lorsque la diode de protection D1 devient passante. On notera que le fait d'utiliser des résistances de rappel interne permet un gain de place.
On rappelle que le premier interrupteur de protection Q1 se ferme lorsqu'il existe un court-circuit CC et donc une surtension USS comme vu précédemment.
■ Résjstançe.RJ.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection 10 comprend en outre une résistance R1 .
La résistance R1 est reliée à la masse commune GND et à la diode de protection D1 vue précédemment.
La résistance R1 est adaptée pour faire fonctionner la diode de protection D1 de sorte à piloter le premier interrupteur de protection Q1 au travers de ses résistances internes. La résistance R1 permet à un courant de traverser la diode de protection D1 . En effet, comme vu précédemment, lorsqu'il existe un court-circuit CC, on a une différence de potentiel aux bornes de la diode de protection D1 , avec VK=U10 écrêtée et VA = 0V. Grâce à la résistance R1 , on a ainsi un courant Î KA qui circule de la cathode K vers l'anode A de la diode de protection D1 . La diode de protection D1 devient ainsi bien passante.
On notera que la tension aux bornes de la résistance R1 est la tension écrêtée U1 vue précédemment. Dans un exemple non limitatif, le courant (non illustré) passant par la résistance R1 et donc par la diode de protection D1 est de l'ordre du milliampère.
Figure imgf000035_0001
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 premier réseau d'alimentation électrique G12 via la résistance R3.
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 premier réseau d'alimentation électrique G12 et la base B du deuxième interrupteur de protection Q4 dans le cas où le premier interrupteur de protection Q1 se fermerait. En effet, dans ce cas, sans résistance R3, entre le premier réseau d'alimentation électrique G12 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. De même, la résistance R3 est adaptée pour limiter un courant qui pourrait circuler entre le premier réseau d'alimentation électrique G12 et la base B du premier interrupteur de protection Q1 . La résistance R3 est une résistance dite de « pull-up ».
Le deuxième interrupteur de protection Q4 est disposé entre le premier interrupteur de protection Q1 et l'interrupteur secondaire Q6.
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 collecteur C du premier interrupteur de protection Q1 .
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 est fermé lorsque le premier interrupteur de protection Q1 est ouvert comme vu précédemment.
Le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre lorsque le premier interrupteur de protection Q1 se ferme comme vu précédemment.
Lorsqu'il y a un court-circuit CC, comme vu précédemment, une surtension USS est détectée par le module de détection de surtension 100 (en particulier la diode D1 ), ce qui entraîne la fermeture du premier interrupteur Q1 . A ce moment, le deuxième interrupteur de protection Q4 s'ouvre, car il n'existe plus de courant Ib4 circulant dans le deuxième interrupteur de protection Q4 comme vu précédemment.
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 premier réseau d'alimentation électrique G12 et le bus de communication BLW sont déconnectés du deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Ils ne seront plus perturbés 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 premier réseau G12, 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. La base B est flottante, 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 ce dernier 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 OV 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 la diode de protection D1 ) permet d'ouvrir l'interrupteur principal Q2 et ainsi empêche un tel courant i2 de circuler dans le bus de communication BLW (via la troisième interface de connexion ILW). Ce dernier est ainsi protégé ainsi que la troisième 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 différence de potentiel au niveau du module de pilotage DLW, et donc de courant i2 qui circule sur le bus de communication BLW. La troisième 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 deuxième 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 deuxième réseau G48 du bus de communication BLW.
• Résjstançe de .rappeJ.p.nnçipale. R7
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 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 la cathode K de la diode anti-retour tertiaire D6 et à la source S du transistor MOSFET 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 dispositif de chauffage électrique 1 ), soit partiellement (avec risque de destruction de l'interrupteur principal Q2).
Lorsque le dispositif de chauffage électrique 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 dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une résistance de rappel secondaire R15.
La résistance de rappel secondaire R1 5 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 R1 5 est reliée à la base B et à l'émetteur E du transistor bipolaire Q6.
La résistance de rappel secondaire R1 5 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 R1 5 permet d'initialiser la tension VBE de l'interrupteur secondaire Q6 à 0V (elle est donc par défaut à 0V) 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 R1 5 est une résistance dite de « pull- up ».
• PjQde.antj.:retour.seco
Dans un mode de réalisation non limitatif, le premier module de protection 10 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 anti-retour 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 potentiels de 48V-12V entre l'émetteur E du deuxième interrupteur de protection Q4 et sa base B, cette dernière étant à 12V (lorsque le premier interrupteur de protection Q1 est ouvert). Cela génère donc un courant 13 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 la 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 (Q1 ouvert, le nœud N7 est à 1 2V). 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. 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
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 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 donnée par le constructeur de l'interrupteur.
• P.iQde deprotectj n.sup
Dans un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de chauffage électrique 1 comprend en outre une diode de protection supplémentaire D1 2.
La diode de protection supplémentaire D1 2 pour protéger l'interrupteur secondaire Q6 contre une inversion de tension U1 .
La diode de protection supplémentaire D12 est disposée entre l'interrupteur secondaire Q6 et le premier réseau G1 2.
Si un utilisateur commet une erreur lorsqu'il branche la batterie reliée au premier réseau G12, par exemple en inversant les cosses + et - de la batterie, la diode de protection supplémentaire D1 2 se bloque. Cela évite ainsi d'avoir une tension VBE de l'interrupteur secondaire égale à - 1 2V qui entraînerait une surchauffe dudit interrupteur secondaire Q6 et donc qui risquerait de l'endommager.
• P.euxjème.moduje de .rpteçtign.20
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 premier réseau électrique G1 2 et le bus de communication BLW du deuxième 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 les première et deuxième interfaces de connexion 112 et I48 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.
Lorsque la masse commune GND est perdue, l'ensemble des composants du module fonctionnel 1 1 montent jusqu'au potentiel de la tension fournie par le deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Cela entraîne l'apparition de différences de potentiels et par conséquent de courants qui circulent entre ledit module fonctionnel 1 1 et :
- la première interface de connexion 112 ;
- le deuxième module de protection 20 ;
- le bus de communication BLW.
Ces courants risquent d'abîmer en particulier la première interface de connexion 112 et 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 potentiels de 48V- 12V apparaît (entre le premier nœud N1 et la première interface de connexion 112) qui entraîne l'apparition du courant il (illustré sur la figure 4) circulant du module fonctionnel 1 1 vers la première interface de connexion 112 qui risque de l'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 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 troisième 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 Q2 d'empêcher un tel courant i2 de circuler (comme décrit précédemment) dans le bus de communication BLW. Ce dernier est ainsi protégé ainsi que la troisième 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 la première interface de connexion 112 et le bus de communication BLW ainsi que la troisième 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 première interface de connexion 112 et la troisième 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, dans un autre mode de réalisation non limitatif, la première interface de connexion 112 et la deuxième interface de connexion I48 sont reliées à deux masses différentes. Dans ce cas, il n'a pas de deuxième module de protection 20.
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 pulseur d'air 1 pour véhicule automobile. Ainsi, dans un mode de réalisation non limitatif, le pulseur d'air 1 pour véhicule automobile est adapté pour être alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique G12 et par un deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Le pulseur d'air 1 comprend :
- une première interface de connexion 112 avec le premier réseau d'alimentation électrique G12 ;
- une deuxième interface de connexion I48 avec le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 ;
- une troisième interface de connexion ILW avec un bus de communication BLW ;
- un module fonctionnel 1 1 relié à la première interface de connexion 112 et à la deuxième 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 premier réseau d'alimentation électrique G12 et le bus de communication BLW du deuxième réseau d'alimentation électrique G48 lorsqu'il existe une surtension USS entre le module fonctionnel 1 1 et la première interface de connexion 112 et la troisième interface de connexion ILW.
Dans ce cas, le module fonctionnel 1 1 comprend au moins une charge motrice 1 10 et au moins un élément de pilotage 1 1 1 associé pour piloter le courant dans ladite au moins une charge motrice 1 10. Ladite charge motrice 1 10 est reliée à la deuxième interface de connexion I48 et l'élément de pilotage 1 1 1 est relié à la première interface de connexion 112. 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 pulseur d'air 1 est utilisé dans un dispositif de climatisation, de ventilation et/ou de chauffage pour véhicule automobile (appelé en anglais HVAC « Heating Ventilation and Air Conditioning ») ou pour refroidir le moteur du véhicule automobile.
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, à la diode antiretour principale D8, et à l'interrupteur principal Q2, lors d'une surtension USS (en particulier en cas de court circuit CC) dans le deuxième réseau d'alimentation électrique G48 et donc lors d'une surtension USS, d'isoler le bus de communication BLW et la première interface de connexion 112 de la deuxième interface de connexion 148, et donc du deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Ils ne sont ainsi pas endommagés ;
- elle permet, grâce au deuxième module de protection 20, à la diode antiretour principale D8, et à l'interrupteur principal Q2, lors d'une perte de masse commune GND, d'isoler le bus de communication BLW et la première interface de connexion 112 de la deuxième interface de connexion I48, et donc du deuxième réseau d'alimentation électrique G48. Ils ne sont ainsi pas endommagés ;
- 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.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de chauffage électrique (1 ) pour véhicule automobile adapté pour être alimenté en tension par un premier réseau d'alimentation électrique (G12) et par un deuxième réseau d'alimentation électrique (G48), selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend :
- une première interface de connexion (112) avec le premier réseau d'alimentation électrique (G12) ;
- une deuxième interface de connexion (I48) avec le deuxième réseau d'alimentation électrique (G48) ;
- une troisième interface de connexion (ILW) avec un bus de communication (BLW) ;
- un module fonctionnel (1 1 ) relié à la première interface de connexion (112) et à la deuxième 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 premier réseau d'alimentation électrique (G12) et le bus de communication (BLW) du deuxième réseau d'alimentation électrique (G48) lorsqu'il existe une surtension (USS) entre le module fonctionnel (1 1 ) et la première interface de connexion (112) et la troisième interface de connexion (ILW).
2. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 1 , selon lequel le premier module de protection (10) comprend :
- un module de détection de surtension (100) comprenant :
- une diode de protection (D1 ) ;
- un premier interrupteur de protection (Q1 ) adapté pour se fermer lorsque la diode de protection (D1 ) devient passante ; - un interrupteur secondaire (Q6) adapté pour s'ouvrir lorsqu'il existe ladite surtension (USS) de sorte à ouvrir l'interrupteur principal
(Q2) ;
- un deuxième interrupteur de protection (Q4) adapté pour s'ouvrir lorsque le premier interrupteur de protection (Q1 ) se ferme de sorte à ouvrir l'interrupteur secondaire (Q6).
3. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend en outre une diode anti-retour principale (D8) adaptée pour empêcher un courant de circuler vers le premier réseau d'alimentation électrique (G12) lorsque l'interrupteur principal (Q2) est ouvert.
4. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 2, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (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).
5. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (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).
6. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 2, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (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).
7. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 2, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (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).
8. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend en outre un fusible auto-réarmable (R6) adapté pour protéger le bus de communication (BLW) contre un surcourant.
9. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend en outre une diode anti-retour tertiaire (D6) adaptée pour garantir que l'interrupteur principal (Q2) reste ouvert.
10. Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend en outre une diode de protection (D3) adaptée pour protéger l'interrupteur principal (Q2) contre une augmentation de la tension (U1 ) du premier réseau d'alimentation électrique (G12).
1 1 . Dispositif de chauffage électrique (1 ) selon la revendication 2, selon lequel le dispositif de chauffage électrique (1 ) comprend en outre une diode de protection (D12) supplémentaire adaptée pour protéger l'interrupteur secondaire (Q6) contre une inversion de tension (U1 ).
12. Dispositif de chauffage électrique (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 en tension par le premier réseau d'alimentation électrique (G12) et pour recevoir et/ou émettre des signaux (DAT) via le bus de communication (BLW).
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