FR2815919A1

FR2815919A1 - Dispositif d'alimentation d'un moyen de protection d'occupant

Info

Publication number: FR2815919A1
Application number: FR0113273A
Authority: FR
Inventors: Horst Belau
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2002-05-03
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: DE10051148A1; FR2815919B1; DE10051148C2

Abstract

Ce dispositif, pour véhicule automobile, comprend au moins une unité de commande (5), un moyen d'allumage (7) et un étage de commutation (6) pour ce dernier, à partir d'une tension de bord (U) et d'une tension (V) d'un bus (11) commandant le moyen de protection.Il comporte un premier convertisseur (1) qui convertit la tension de bord en une tension intermédiaire (Z) et ne produit celle-ci qu'au-dessus d'une valeur déterminée de la tension de bord, en vue de la commande de l'étage de commutation (6), un circuit de sélection de tension (2), en aval du premier convertisseur et recevant en outre la tension de bus, pour sélectionner la tension la plus élevée, et un second convertisseur de tension (3), en aval du circuit de sélection, pour convertir la tension de bord en une tension d'alimentation (S) pour l'unité de commande.

Description

L'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un moyen de protection

d'occupant, pour véhicule automobile, comprenant au moins une unité de commande, un moyen d'allumage et un étage de commutation prévu pour le moyen d'allumage, à partir d'une tension de bord du véhicule automobile et d'une tension de bus d'un bus de commande commandant le

moyen de protection d'occupant.

Des agencements servant au déclenchement d'un moyen de protection d'occupant dans un véhicule automobile comprennent habituellement un capteur pour la constatation d'accident, un dispositif de commande connecté en aval du capteur, un dispositif d'allumage (par exemple un étage de commutation) relié à ce dispositif de commande et au moins un moyen d'allumage (par exemple une pastille d'allumage), prévu pour le moyen de protection d'occupant, qui est couplé électriquement au dispositif d'allumage

par l'intermédiaire d'un bus de commande.

Lorsque la tension d'alimentation du bus de commande (également appelée ici tension d'alimentation de bus ou tension de bus) est appliquée, le dispositif d'allumage et le dispositif de commande doivent pouvoir communiquer entre eux et avec d'autres unités (par exemple un gestionnaire de bus ou Busmaster), sans que la communication soit interrompue lorsque la tension de bord (par exemple la tension de batterie) est mise en circuit. Par ailleurs, dans le cas d'une alimentation uniquement à partir de la tension de bus, le dispositif de commande ne doit pas être en mesure de déclencher un allumage. Pour obtenir ce résultat, jusqu'à présent, la tension de bus et la tension de bord sont introduites au même point de circuit. Dans ce cas, toutes les fonctions de l'ensemble de l'agencement sont remplies indépendamment de la question de savoir à partir de laquelle des deux tensions l'alimentation a lieu. L'allumage du moyen de protection d'occupant et l'interdiction d'un allumage sont commandés uniquement au moyen du dispositif de commande et donc en général au moyen du logiciel. Il en résulte que la sensibilité aux perturbations d'un tel agencement est relativement élevée, ce qui peut par exemple entraîner un déclenchement intempestif du moyen de protection d'occupant et donc une mise en danger des occupants par le moyen de

protection lui-même.

C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un dispositif permettant d'alimenter un moyen de protection d'occupant à partir d'une tension de bord du véhicule automobile et à partir d'une tension d'alimentation du bus de commande, dans lequel un allumage du moyen de protection d'occupant soit exclu avec une très grande sécurité en cas de défaillance de la tension de bord. Un avantage de l'invention est que l'interdiction d'un allumage involontaire est obtenue uniquement à l'aide de mesures relevant de la technique des circuits, donc à l'aide du matériel, de sorte que la sensibilité aux perturbations est nettement réduite. Dans ce cas, le dispositif de commande passe, sans interruption de la fonction de surveillance, de l'état comportant une communication de bus exclusive, et donc une alimentation exclusive à partir de la tension d'alimentation de bus, à l'état normal comportant une alimentation à partir de la tension de bord. Toutefois, si la

tension d'alimentation de bus est présente, la tension de bord ne l'est pas (au-

dessous d'un seuil) et alors seule la communication de bus est possible, mais non pas un allumage. Un allumage n'est autorisé qu'en cas de tension de

bord suffisante.

Cela est obtenu plus particulièrement, dans un dispositif d'alimentation d'un moyen de protection d'occupant, du type générique défini en introduction, au moyen d'un premier convertisseur de tension qui convertit la tension de bord en une tension intermédiaire, le premier convertisseur de tension ne produisant la tension intermédiaire prévue qu'au-dessus d'une valeur déterminée de la tension de bord, en vue de la commande de l'étage de commutation, d'un circuit de sélection de tension, connecté en aval du premier convertisseur de tension, auquel est en outre envoyée la tension de bus et qui, à partir de la tension intermédiaire et de la tension de bus, sélectionne la tension la plus élevée, et d'un second convertisseur de tension, connecté en aval du circuit de sélection de tension, qui convertit la tension de

bord en une tension d'alimentation pour l'unité de commande.

De préférence, un circuit booster est connecté en aval du premier convertisseur de tension, lequel circuit booster produit une tension boostée, servant à l'activation de l'étage de commutation, qui est supérieure à une tension d'allumage prévue pour l'allumage du moyen d'allumage et alimentant l'étage de commutation. De cette manière, des commutateurs côté haut utilisés pour l'activation ou la désactivation de l'étage de commutation peuvent être commandés. Des commutateurs côté haut ont l'avantage que, pour la commutation, ils ont besoin d'une tension plus élevée que la tension à commuter. Par conséquent, la sensibilité aux perturbations est plus faible dans de tels commutateurs, étant donné qu'en cas de perturbation, c'est dans le plus petit nombre de cas que les tensions élevées de commande

nécessaires sont atteintes.

En outre, il peut être prévu que le premier commutateur de tension comprend un dispositif qui, au-dessous de la valeur déterminée de la tension de bord, désactive le premier convertisseur de tension. De cette manière, des unités disposées à la suite du convertisseur de tension sont séparées définitivement vis-à-vis de la tension de bord et, ainsi, le risque d'un allumage

intempestif est réduit encore davantage.

De préférence, l'étage de commutation comprend un étage final de commutation et un commutateur de sécurisation, commandé par la tension boostée et connecté en série vis-à-vis de l'étage final de commutation, qui, pour l'activation et la désactivation de l'étage de commutation commute l'étage final de commutation sur la tension d'allumage. Comme étage final de commutation, il est de préférence prévu une combinaison d'un commutateur côté haut et d'un commutateur côté bas au moyen de laquelle le moyen d'allumage (pastille d'allumage) est commuté sur la tension d'allumage. Un autre commutateur côté haut est alors de préférence prévu, en tant que commutateur de sécurisation, en série vis-à- vis de l'étage final de commutation, ce commutateur côté haut étant de préférence commandé par

la tension boostée.

La tension d'allumage peut alors être prélevée sur un condensateur d'allumage, lequel condensateur d'allumage peut être commuté, au moyen d'un commutateur de charge pouvant être commandé, sur une source de tension d'allumage, le commutateur de charge étant commandé par la tension boostée. Donc, pour accroître davantage la sécurité vis-à-vis des perturbations, la tension d'allumage est également libérée ou non en fonction

de la tension de bord.

Par ailleurs, le circuit booster peut également comprendre un dispositif qui, au-dessous de la valeur déterminée de la tension de bord, désactive le

circuit booster.

Surtout dans le cas des réseaux de bord habituels à 12 V ou 24 V, il est avantageux, en ce qui concerne un rendement élevé, que le premier convertisseur de tension soit un convertisseur vers le haut et/ou le second convertisseur de tension un convertisseur vers le bas. Toutefois, à la place d'un convertisseur vers le bas, on pourrait également utiliser (avec un moins

bon rendement) un régulateur linéaire, un diviseur de tension, etc..

Dans une forme préférée de réalisation d'un circuit booster, il est prévu une source de tension continue qui, par l'intermédiaire de deux premières diodes connectées en série, commute, en le chargeant, sur un premier condensateur de sortie conduisant la tension boostée et la tension intermédiaire est appliquée, par l'intermédiaire d'un premier condensateur de

pompage, sur le point intermédiaire entre les deux premières diodes.

En variante à ce circuit, un circuit booster préféré comprend un condensateur d'accumulation qui, par l'intermédiaire de deux secondes diodes connectées en série, commute, en le chargeant, sur un second condensateur de sortie conduisant la tension boostée, la tension intermédiaire est appliquée, par l'intermédiaire d'un second condensateur de pompage, sur le point intermédiaire entre les deux secondes diodes, et la tension intermédiaire est appliquée, par l'intermédiaire d'une troisième diode, sur le point intermédiaire entre l'une des deux secondes diodes et le condensateur

d'accumulation, en chargeant celui-ci.

Enfin, I'étage de commutation peut comprendre un dispositif servant à l'activation et la désactivation de l'étage de commutation, qui est alimenté par la tension boostée et est commandé par la tension d'alimentation, fournie par le second convertisseur de tension et destinée à l'unité de commande. Les mesures ainsi prises permettent de former un mécanisme supplémentaire de désactivation qui supprime les perturbations et accroît ainsi la sécurité

d'ensemble vis-à-vis des perturbations.

L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide des exemples de réalisation représentés aux figures des dessins. On voit: à la figure 1, un premier exemple général de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, à la figure 2, une seconde forme de réalisation, détaillée, d'un dispositif conforme à l'invention et, à la figure 3, une variante de réalisation d'un circuit booster dans le cas

de l'exemple de réalisation de la figure 2.

Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, une tension de bord U, fournie par exemple au moyen de la batterie de véhicule, est appliquée sur un convertisseur vers le haut 1 qui, à partir de celle-ci, produit une tension intermédiaire Z plus élevée en comparaison de la tension de bord U. C'est ainsi par exemple que la valeur nominale de la tension de bord U vaut 12 V, tandis que la tension intermédiaire Z présente une valeur nominale d'environ 30 V. La tension intermédiaire Z est ensuite appliquée à la fois sur un circuit de sélection de tension 2 et sur un circuit booster 8. Le circuit de sélection de tension 2 reçoit en outre une tension de bus V alimentant un bus de commande 11. La tension de bus V peut également avoir une valeur nominale de 12 V. Entre la tension intermédiaire Z et la tension de bus V, le circuit de sélection de tension 2 sélectionne la tension qui est la plus élevée des deux et fournit elle-ci à sa sortie. Le circuit de sélection de tension 2 est suivi d'un convertisseur vers le bas 3 qui, entre la tension intermédiaire Z et la tension de bus B et en fonction de celle des tensions qui est la plus élevée, la convertit en une tension d'alimentation S pour une unité de commande 5 (ECU). La tension d'alimentation S peut par exemple avoir une valeur nominale de 5 V. L'unité de commande 5 est couplée au bus de commande 1 1 par l'intermédiaire d'une interface de bus 4 (VAN). L'unité de commande 5 commande enfin un étage de commutation 6 qui commute une pastille d'allumage 7 sur une tension d'allumage Y. La tension d'allumage Y est appliquée à l'étage de commutation 6 par l'intermédiaire d'un commutateur de sécurisation 10 et est donc autorisée lorsque la tension boostée B prévue pour l'opération de commande du commutateur de sécurisation 10 est suffisamment élevée. La tension d'allumage Y est fournie au moyen d'une source de tension commandée 9 qui est elle-même fournie à partir de la tension intermédiaire Z et est commandée par la tension boostée B. Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que les tensions prévues pour l'alimentation de base, à savoir la tension de bord U et la tension de bus V, sont séparées et introduites en des points différents. La tension de bus V est appliquée à l'entrée du convertisseur vers le bas 3. Le convertisseur vers le haut 1 est par ailleurs agencé de manière à se désactiver lui-même lorsque la tension de bord U est défaillante. En ce qui concerne le convertisseur vers le bas 3, il peut également être prévu qu'il soit déclenché par une impulsion de tension positive. Le circuit booster 8 connecté en aval du convertisseur vers le haut 1 sert à produire la tension boostée B qui est plus élevée que la tension intermédiaire Z, d'une manière telle qu'un commutateur côté haut servant de commutateur de sécurisation, par exemple et un commutateur côté bas servant au contrôle de charge d'un condensateur d'allumage non représenté à la figure 1 peuvent être commandés au moyen de la tension boostée B. Cette tension boostée B n'est donc produit que lorsqu'est présente une tension de bord U suffisante. Le commutateur de sécurisation 10 ne peut par conséquent pas être commuté lorsque seule la

tension de bus V est présente.

L'exemple de réalisation représenté à la figure 2 est détaillé davantage en comparaison de l'exemple de réalisation représenté à la figure 1. Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le convertisseur vers le haut 1 est constitué d'une diode 12 et d'une bobine 13 qui sont connectées en série I'une vis-à-vis de l'autre entre l'entrée et la sortie du convertisseur vers le haut 1. Le trajet de charge d'un transistor 14 est connecté en parallèle à la sortie, ce transistor étant commandé au moyen d'une commande de commutateur 15 en vue de la conversion de tension, la commande de commutateur n'étant activée que lorsqu'un comparateur 16, connecté en amont de celle-ci, constate une valeur de la tension de bord U qui est supérieure à une valeur limite R. La sortie du convertisseur vers le haut 1 qui conduit la tension intermédiaire Z est envoyée par l'intermédiaire d'une diode 17 sur un noeud auquel la tension de bus V est appliquée par l'intermédiaire d'une diode 18 polarisée d'une manière appropriée. Un condensateur 19 servant au lissage est connecté en aval du noeud situé entre la diode 17 et la diode 18. Les deux diodes 17 et 18 remplissent la fonction de circuit de sélection de tension du fait que le noeud situé entre elles est porté à un potentiel qui est approximativement la tension la plus élevée entre la tension de bord U et la tension de bus V. Toutefois, du fait de l'élévation du noeud situé entre les deux diodes 17 et 18, il se présente ainsi un blocage de la diode qui conduit la tension la plus faible entre la tension de bord U et la tension de bus V. Par ailleurs, la diode 17 et le condensateur 19 remplissent la fonction d'un redresseur, en redressant et lissant la tension intermédiaire Z. Le circuit de sélection de tension 2 est suivi du convertisseur vers le bas 3 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, comprend, en partant de l'entrée, une diode 20, un transistor 21 connecté, par son trajet commandé, en série avec la diode 20 et une bobine 22 connectée en série avec ce dernier et menant à la sortie du convertisseur vers le bas 3. Les deux bornes de la bobine 22 sont mises à un potentiel de référence, non représenté en détail, par l'intermédiaire d'une diode 23 et d'un condensateur 24. Le transistor 21 est commandé au moyen d'une commande de commutateur 25 qui est activée, au moyen d'une impulsion de tension positive, sur son entrée reliée à la sortie du circuit de sélection de tension 2. Après activation de la commande de commutateur 25, le transistor 21 est commandé d'une manière telle que la tension à la sortie du circuit de sélection 2 est convertie en donnant la tension d'alimentation S. Outre le fait de l'être au circuit de sélection de tension 2, la tension intermédiaire Z est également envoyée au circuit booster 8. Celui-ci comprend, dans le présent exemple de réalisation, un condensateur 26 qui, en partant de l'entrée du circuit booster 8, est connecté en série vis-à-vis d'une diode 27 qui mène elle-même à la sortie du circuit booster 8. La sortie du circuit booster 8 est couplée au potentiel de référence par l'intermédiaire d'un condensateur 28. Par ailleurs, le noeud situé entre le condensateur 26 et la diode 27 est également relié au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une diode 29 et d'une source de tension 30. Ainsi, la tension boostée B peut être prélevée au moyen du condensateur 28. La tension boostée B commande en premier lieu la source de tension commandée 9. L'opération de commande est telle que la source de tension 9 est mise en circuit et hors circuit. Lorsque la tension boostée B est suffisamment élevée, l'opération de charge d'un condensateur 31 servant de condensateur d'allumage est

autorisée.

L'autorisation de l'opération de charge s'obtient au moyen d'un transistor 32 dont le trajet commandé est connecté entre les bornes appropriées du condensateur 19 et du condensateur 31, la tension d'allumage Y pouvant être prélevée sur le condensateur 31. En outre (ce qui n'est pas représenté au dessin), le transistor 32 pourrait être bloqué au moyen d'un dispositif de commande (par exemple un micro contrôleur) en cas de tension de bord U trop faible. La tension d'allumage Y est appliquée à l'étage de

commutation 6 moyennant l'interposition du commutateur de sécurisation 10.

Ce commutateur de sécurisation 10 comprend un transistor 33 dont le trajet commandé est connecté entre la source de tension commandée 9 et l'étage de commutation 6. L'opération de commande du transistor 33 s'obtient au moyen de la tension boostée B par l'intermédiaire du circuit de sortie d'un miroir de courant 34 dont le circuit d'entrée est mis en circuit au moyen du trajet de charge d'un transistor 35. Ce transistor 35 est lui-même commandé par l'unité de commande 5. Lorsque sont présents un signal de commande approprié provenant de l'unité de commande 5, ainsi qu'une tension boostée B suffisante, la tension d'allumage Y est appliquée à l'étage de commutation 6

et libère ainsi celui-ci.

L'étage de commutation 6 est par exemple constitué de deux transistors 37 et 38 qui commutent respectivement un commutateur côté haut ou un commutateur côté bas et la pastille d'allumage 7 d'une part sur le

potentiel de référence et d'autre part sur le commutateur de sécurisation 10.

Une diode 36 peut en outre être insérée dans le circuit de charge des transistors 37 et 38, afin d'interdire une influence mutuelle entre le commutateur de sécurisation 10 et l'étage de commutation 6. L'opération de commande des transistors 37 et 38 s'obtient au moyen d'une commande de commutateur qui, en fonction d'un signal de commande approprié de l'unité de commande 5, commute les deux transistors 37, 38 pour l'allumage de la

pastille d'allumage 7.

La figure 3 représente une variante de réalisation de la forme de réalisation d'un circuit de booster 8 qui est représenté entre autres à la figure 2. Le circuit booster 8 de la figure 3 présente un condensateur 40 servant au couplage de la tension intermédiaire Z sur un noeud situé entre deux diodes 41 et 42 connectées en série. La diode 42 mène de ce noeud à la sortie du circuit booster 8, un condensateur 43 servant au lissage étant connecté en parallèle à la sortie. La diode 41, qui est de préférence réalisée sous forme d'une diode Zener, mène du premier noeud à un second noeud à partir duquel un condensateur 44 mène au potentiel de référence et une diode 45 à la sortie du circuit de sélection de tension 2. Par conséquent, la tension boostée

B peut être prélevée au moyen du condensateur 43.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation d'un moyen de protection d'occupant, pour véhicule automobile, comprenant au moins une unité de commande (5), un moyen d'allumage (7) et un étage de commutation (6) prévu pour le moyen d'allumage (7), à partir d'une tension de bord (U) du véhicule automobile et d'une tension de bus (V) d'un bus de commande (11) commandant le moyen de protection d'occupant, caractérisé par un premier convertisseur de tension (1) qui convertit la tension de bord (U) en une tension intermédiaire (Z), le premier convertisseur de tension ne produisant la tension intermédiaire prévue (Z) qu'au-dessus d'une valeur déterminée de la tension de bord (U), en vue de la commande de l'étage de commutation (6), un circuit de sélection de tension (2), connecté en aval du premier convertisseur de tension (1), auquel est en outre envoyée la tension de bus (V) et qui, à partir de la tension intermédiaire (Z) et de la tension de bus (V), sélectionne la tension la plus élevée, et un second convertisseur de tension (3), connecté en aval du circuit de sélection de tension (2), qui convertit la tension de bord (U) en une tension

d'alimentation (S) pour l'unité de commande (5).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit booster (8) est connecté en aval du premier convertisseur de tension (1), lequel circuit booster produit une tension boostée (B), servant à l'activation de l'étage de commutation (6), qui est supérieure à une tension d'allumage (Y) prévue pour l'allumage du moyen d'allumage (5) et alimentant l'étage de

commutation (6).

3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que le premier commutateur de tension (1) comprend un dispositif (16) qui, au-dessous de la valeur déterminée (R) de la tension de

bord (U), désactive le premier convertisseur de tension (1).

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que l'étage de commutation (6) comprend un étage final de commutation (37, 38) et un commutateur de sécurisation (10), commandé par la tension boostée (B) et connecté en série vis-à-vis de l'étage final de commutation (37, 38), qui, pour l'activation et la désactivation de l'étage de commutation (6) commute l'étage final de commutation (37, 38) sur la tension

d'allumage (Y).

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que la tension d'allumage (Y) est prélevée sur un condensateur d'allumage (31), lequel condensateur d'allumage (31) peut être commuté, au moyen d'un commutateur de charge pouvant être commandé (32), sur une source de tension d'allumage (9), le commutateur de charge (32) étant commandé par la tension boostée (8).

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I à 5,

caractérisé en ce que le circuit booster (8) comprend un dispositif (41) qui, au-

dessous de la valeur déterminée de la tension de bord (U), désactive le circuit

booster (8).

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que le premier convertisseur de tension (1) est un convertisseur vers le haut et/ou le second convertisseur de tension (3) un

convertisseur vers le bas.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que le circuit booster (8) comprend une source de tension continue (30) qui, par l'intermédiaire de deux premières diodes (27, 29) connectées en série, commute, en le chargeant, sur un premier condensateur de sortie (28) conduisant la tension boostée (B) et la tension intermédiaire (Z) est appliquée, par l'intermédiaire d'un premier condensateur de pompage (26), sur le point intermédiaire entre les

deux premières diodes (27, 29).

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que le circuit booster (8) comprend un condensateur d'accumulation (44) qui, par l'intermédiaire de deux secondes diodes (41, 42) connectées en série, commute, en le chargeant, sur un second condensateur de sortie (43) conduisant la tension boostée (B), la tension intermédiaire (Z) est appliquée, par l'intermédiaire d'un second condensateur de pompage (40), sur le point intermédiaire entre les deux secondes diodes (41, 42) et la tension intermédiaire (Z) est appliquée, par l'intermédiaire d'une troisième diode (45), sur le point intermédiaire entre l'une des deux secondes

diodes (41, 42) et le condensateur d'accumulation (44), en chargeant celui-ci.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 9,

caractérisé en ce que l'étage de commutation (6) comprend un dispositif servant à l'activation et la désactivation de l'étage de commutation (6), qui est alimenté par la tension boostée (B) et est commandé par la tension d'alimentation (S), fournie par le second convertisseur de tension (3) et

destinée à l'unité de commande (5).