WO2020120866A2 - Système èlectronique de coupure de courant dotè d'une solution de commande redondante - Google Patents

Système èlectronique de coupure de courant dotè d'une solution de commande redondante Download PDF

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Benoît LINCK
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Safran Electrical & Power
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Definitions

  • the invention relates to electrical protection equipment, and more particularly to an electronic circuit breaker intended for mounting on an electrical circuit of an aircraft.
  • a static electronic circuit breaker is an electronic circuit breaker that can be controlled by a microcontroller known by the English name of Solid State Power Controller (SSPC).
  • SSPC Solid State Power Controller
  • the SSPCs can be configured for small and medium power alternating (AC) or direct (DC) currents.
  • the electronic circuit breaker is said to be static in that it does not have any moving element as in electromechanical circuit breakers.
  • An electronic circuit breaker such as an SSPC is configurable in order to be able to adapt to different wiring configurations in an aircraft.
  • the parameters generally include information such as "current protection rating”, “default state”, “logging”, etc.
  • These electronic circuit breakers are generally composed of two MOSFET controlled transistors mounted head to tail (high side & low side) in the case of an alternating current SSPC, or else of a single MOSFET controlled transistor in the case of an SSPC in direct current for the power switch part, and an electronic control unit for controlling and monitoring the evolution of the current in the cable in accordance with the configuration parameters received.
  • Many protection functions (l 2 t, Thermal memory function) can be managed in parallel by the microcontroller through an acquisition of the current flowing through the SSPC which can be carried out via a measurement shunt or any other device current measurement.
  • Figure 1 is shown schematically a single-phase alternating static SSPC circuit breaker according to the state of the art.
  • the alternating static SSPC circuit breaker 1 comprises two MOSFET transistors 2 mounted head to tail in series between an input terminal 3 and an output terminal 4, a means 5 for measuring the current passing through the two controlled transistors 2 and mounted between the two controlled transistors 2, and an electronic control unit 6 supplied by a power supply unit 7 and coupled to a communication block 8 which is connected to a communication bus 9.
  • the electronic control unit When a current fault is detected, the electronic control unit sends an OFF control command to the gate of the MOSFET power transistors.
  • the electronic control unit 6 of the electronic circuit breaker AC or DC 1 is referenced to the midpoint located at the level of the current measurement means 5.
  • This electronic control unit is isolated from the outside world, and therefore from an external control member , thanks in particular to the power supply unit 7 internal to the static circuit breaker 1 which is isolated from the outside world and in particular from the power cable connected to the input terminal 3.
  • the electronic circuit breaker 1 can also be controlled from an external control member P coupled to the communication block 8 via the communication bus 9.
  • This digital communication bus 9 is not redundant. Consequently, in the event of a simple fault on this bus 9 which can be transverse and common to several electronic circuit breakers 1, the control function of the circuit breaker 1 is lost.
  • a simple solution consists in redundant the communication bus and therefore in adding a second digital isolator. It is the most commonly used solution. It has the disadvantage of adding active electronic components and therefore of making the control electronics of the electronic circuit breaker less reliable.
  • the invention aims to provide a redundant control solution for an electronic circuit breaker without making existing electronics more complex, in order to avoid reducing the reliability of the existing functionality.
  • an electronic power cut system comprising an electronic control unit and an electronic current cut device comprising at least one controlled transistor, an electronic control unit coupled to said at least one controlled transistor and to the current measurement means, a power supply unit of the electronic control unit comprising a transformer, and a communication unit coupled, on the one hand, to a first output of the electronic control unit via a digital communication bus and, on the other hand, individually
  • control electronics to transmit a first control signal from the communication card to the control electronics unit.
  • the supply unit further comprises:
  • an integrated circuit comprising a clock input coupled to a second output of the control unit delivering a second control signal in the form of an impulse signal of modular duty cycle, and an output electrically connected to the primary winding and delivering to the
  • the electronic control unit being configured to control the opening or closing of said at least one transistor controlled as a function of said measured signal if it does not receive the first control signal.
  • the power supply unit of the electronic control unit of the electronic power cut device thus makes it possible to maintain control of the SSPC channel, i.e. of the power cut device, in the event of a failure of the main digital bus, in particular in the event of a failure of the digital isolator (short circuit, open circuit or drift), for a cumulative failure rate of approximately 0.9 e'06 reduced in flight hours (Fides reliability calculation method), with a single-lane airplane flight profile.
  • the Fides reliability calculation is a known guide for carrying out forecast reliability calculations for electronic components and systems. This evaluation is generally expressed in FIT (number of failures for 10 L 9 hours) or MTBF (average time between two failures). These reliability data are the basis of maintainability studies (dimensioning of maintenance stocks in operational conditions), availability and safety.
  • the electronic current cut-off device further comprises current measurement means, and the transformer comprises a primary winding and a secondary winding coupled by induction to the primary winding and supplying a supply voltage to the unit. coupling electronics
  • control unit comprises a calculation unit configured to develop a control for the electronic power cut device, and a first control signal and a second control signal from said developed control, the calculation unit of the steering unit comprising: a first output delivering the first control signal to the electronic control unit via the first output of the control unit, the communication bus and the communication unit, and
  • the second control signal having the form of an impulse signal of modular duty cycle.
  • said at least one controlled transistor can be an insulated gate field effect transistor (MOSFET).
  • MOSFET insulated gate field effect transistor
  • the electronic control unit can advantageously be a microcontroller.
  • the frequency signal measurement means are configured to perform measurements at a frequency between 10 and 100 kHz.
  • a control unit coupled to an electronic power cut device comprising:
  • the electronic control unit being supplied by a supply unit comprising a transformer comprising a primary winding and a
  • control method further comprises: a transmission of a second control signal by the control unit, the second control signal having the form of an impulse signal of modular duty cycle,
  • control method further comprises:
  • FIG. 1 Figure 1, already described, schematically represents a single-phase alternating SSPC static circuit breaker according to the state of the art.
  • FIG. 2 Figure 2 schematically shows an electronic power failure system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 represents a flowchart of a method for triggering the electronic current cutoff system of FIG. 2 according to an implementation mode.
  • FIG 2 is shown schematically an electronic power cut system according to an embodiment of the invention.
  • the electronic power outage system includes an electronic power outage device 10 and a control board 20 electrically coupled with the power outage device 10.
  • the device 10 comprises a current cut-off block comprising at least one MOSFET-controlled transistor 12 connected between an input terminal 13 and an output terminal 14.
  • the input terminal 13 and the output terminal 14 are intended to be connected between two terminals of an electric circuit whose current must be monitored, the two terminals of the electric circuit being electrically connected together via the electronic device 10 for breaking the current when the transistor (s) 12 of the current breaking block are closed .
  • the current cut-off block comprises a single controlled transistor 12. In the case where the device 10 is intended to monitor an alternating current, the current cut-off block comprises two controlled transistors 12. In the following description of FIG. 2, we will place our in the case of a device 10 configured for monitoring a direct current.
  • the device 10 further comprises a means 15 for measuring the current passing through the controlled transistor 12 of the current cut-off unit and a microcontroller 16 supplied by a power supply unit 17 via a power supply connector 170 and coupled to a communication block 18 which is connected to a communication bus 19.
  • the measurement means 15 can be a current sensor or a shunt resistor cooperating with an electronic measurement module integrated into the microcontroller 16.
  • the control unit 20 of the electronic current cut-off system comprises a calculation unit 24 configured to develop a command for the electronic current cut-off device 10.
  • the calculation unit 24 comprises first and second outputs 240 and 245, the first output 240 of the calculation unit 24 being coupled to a first output 21 of the control unit 20, and the second output 245 of the calculation unit 24 being coupled to a second output 22 of the control unit steering.
  • the first output 21 of the control unit 20 is coupled to the communication block 18 of the device 10 via the communication bus 19 while the second output 22 of the control unit 20 is coupled to the power supply unit 17 of the electronic control unit 16 via a connection 23.
  • the calculation unit 24 is configured to deliver a first control signal on its first output 240 and a second control signal on its second output 245.
  • the two control signals are produced from the command to transport the same information from control of the device 10 but in a different form.
  • the first control signal is conveyed using the communication bus 19 which is a digital bus, for example of the CAN, SPI, I2C type.
  • the first control signal is a frame containing digital information coded on several bits.
  • the second control signal has a form of pulse signal of modular duty cycle while the first signal is different from such a signal.
  • the power supply unit 17 comprises a transformer 172, an integrated circuit 174, and two resistors 176.
  • the second control signal is supplied to a clock input 1740 of the integrated circuit.
  • the transformer comprises comprising a primary winding 1720 and a secondary winding 1725.
  • the integrated circuit 174 under the impulse of the clock, then delivers as output a primary voltage signal to the primary winding 1720 depending directly on the impulse signal received by the clock input 1740 of the integrated circuit, and therefore transporting control information relating to the opening or closing of the controlled transistor 12 of the device 10.
  • the primary voltage signal is transmitted by induction to the secondary winding 1725 of the transformer which delivers a secondary voltage signal comprising the frequency signature contained in the primary voltage signal, that is to say the control information of the device 10 .
  • the resistors 176 are mounted at the terminals of the secondary winding 1725 and form a voltage divider bridge making it possible to measure the secondary voltage signal delivered by the secondary winding 1725. The measured signal is then transmitted to the electronic control unit 16 via a connector 175 separate from the power connector 170.
  • the electronic control unit 16 has two inputs. A first input coupled to an output of the communication block 18 to receive the first control signal, and a second input coupled to the voltage divider bridge formed by the resistors 176 to receive the measured signal representative of the second control signal.
  • the electronic control unit 16 is configured to control the opening or closing of said at least one transistor controlled from the first control signal when it receives it, and from the signal measured by the voltage divider and representative bridge of the second control signal when it does not receive the first control signal.
  • FIG. 3 is illustrated a flow diagram of a method for controlling the electronic power cut system of FIG. 2 according to an implementation mode.
  • a first step 300 the calculation unit 24 develops a command for the power cut device 10 and two control signals from this command, the two control signals having a different shape.
  • the calculation unit 24 of the control unit 20 delivers, on its first output 240, the first control signal 16 to the electronic unit for controlling the device 10 via the first output 21 of the control unit 20, the communication bus 19 and the communication block 18.
  • the calculation unit 24 of the control unit 20 delivers, on its second output 245, the second control signal to the power supply unit 17 of the electronic control unit 16 of the device 10 via the second output 22 of the control unit 20 and a connector 23.
  • the second control signal has a form of pulse signal with modular duty cycle.
  • the clock input 1740 of the integrated circuit 174 of the power supply unit 17 receives the second control signal and the output 1745 of the integrated circuit 174 delivers, in response, a primary voltage signal to the primary winding 1720 directly dependent on the second control signal.
  • the secondary winding 1725 of the transformer 172 delivers a secondary voltage signal in response to the transmission by induction of the primary voltage signal by the primary winding 1720.
  • the secondary voltage signal crosses resistors 176 of the voltage divider bridge which, in a next step 325, delivers to the electronic control unit 16 a measurement signal relating to the secondary voltage signal depending on the second control signal received by l power supply 17.
  • the electronic control unit 16 checks in a step 330 if it has received the first control signal.
  • the electronic control unit 16 controls in a step 335 the opening or closing of the controlled transistor 12 as a function of the first control signal.
  • the electronic control unit 16 controls in a step 340 the opening and the closing of the controlled transistor 12 as a function of the measured signal delivered by the voltage divider bridge of the power supply unit 17.
  • the invention thus provides a redundant control solution for an electronic circuit breaker without making existing electronics more complex, in order to avoid reducing the reliability of the existing functionality.

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Abstract

Un système électronique de coupure de courant comprenant une unité de pilotage (20) et un dispositif (10) de coupure avec un transistor commandé (12), une unité de commande (16) couplée audit transistor (12), une unité d'alimentation (17) de l'unité de commande (16) et un bus de communication (19) numérique transmettant à l'unité de commande (16) un premier signal de commande de l'unité de pilotage (20). L'unité d'alimentation (17) comprend : un transformateur (172), un circuit intégré (174) comportant une entrée d'horloge (1740) couplée à une seconde sortie (22) de l'unité de pilotage (20) délivrant un second signal de commande ayant la forme d'un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable, et une sortie (1745) délivrant au transformateur (172) un signal de tension primaire dépendant du second signal de commande, et un pont diviseur de tension mesurant le signal fréquentiel délivré par le transformateur (172), le signal mesuré étant transmis à l'unité de commande (16) qui est configurée pour commander l'ouverture ou la fermeture dudit transistor (12) en fonction dudit signal mesuré si elle ne reçoit pas le premier signal de commande.

Description

Description
Titre de l'invention : SYSTEME ELECTRONIQUE DE COUPURE DE COURANT DOTE
D'UNE SOLUTION DE COMMANDE REDONDANTE
Domaine Technique
L'invention concerne un équipement de protection électrique, et plus particulièrement un disjoncteur électronique de coupure de courant destiné à être monté sur un circuit électrique d’un aéronef.
Technique antérieure
Un disjoncteur électronique statique est un disjoncteur électronique qui peut être piloté par un microcontrôleur connu sous la dénomination anglaise de Solid State Power Controller (SSPC). Ce type de disjoncteur a une fonction de protection des câbles mais aussi de commutation des charges à distance. Grâce à ses
caractéristiques électroniques, il peut embarquer également de nombreuses fonctions supplémentaires telles que l’actionnement sur logique de commande, la détection des arcs électriques, la mesure de courant, la transmission d'information à l'équipage ou au système de maintenance. Les SSPC peuvent être configurés pour des courants alternatifs (AC) ou continus (DC) de petite et moyenne puissance.
Le disjoncteur électronique est dit statique en ce qu'il ne comporte pas d’élément en déplacement comme dans les disjoncteurs électromécaniques.
Un disjoncteur électronique tel qu’un SSPC est paramétrable afin de pouvoir s’adapter à différentes configurations de câblage dans un aéronef. Les paramètres comportent généralement des informations du type « calibre de protection en courant », « état par défaut », « consignation », etc.
Ces disjoncteurs électroniques sont composés généralement de deux transistors commandés MOSFET montés tête-bêche (high side & low side) dans le cas d’un SSPC en courant alternatif, ou bien d’un seul transistor commandé MOSFET dans le cas d’un SSPC en courant continu pour la partie interrupteur de puissance, et d’une unité électronique de commande pour commander et surveiller l’évolution du courant dans le câble en accord avec les paramètres de configuration reçus. Plusieurs fonctions de protection (l2t, Fonction mémoire Thermique) peuvent être gérées en parallèle par le microcontrôleur au travers d’une acquisition du courant traversant le SSPC qui peut être effectuée par l'intermédiaire d’un shunt de mesure ou tout autre dispositif de mesure du courant.
Sur la figure 1 est représenté schématiquement un disjoncteur statique SSPC alternatif monophasé selon l’état de la technique.
Le disjoncteur statique SSPC alternatif 1 comprend deux transistors MOSFET 2 montés tête bêche en série entre une borne d’entrée 3 et une borne de sortie 4, un moyen 5 de mesure du courant traversant les deux transistors commandés 2 et montés entre les deux transistors commandés 2, et une unité électronique de commande 6 alimentée par un bloc d’alimentation 7 et couplée à un bloc de communication 8 qui est raccordé à un bus de communication 9.
Lorsqu’un défaut de courant est détecté, l’unité électronique de commande envoie un ordre de commande OFF à la grille des transistor de puissance MOSFET.
L’unité électronique de commande 6 du disjoncteur électronique AC ou DC 1 est référencée au point milieu situé au niveau du moyen de mesure de courant 5. Cette unité électronique de commande est isolée du monde extérieur, et donc d’un organe de commande externe, grâce notamment au bloc d’alimentation 7 interne au disjoncteur statique 1 qui est isolé du monde extérieur et notamment du câble de puissance relié à la borne d’entrée 3.
Le disjoncteur électronique 1 peut également être commandé depuis un organe de pilotage externe P couplé au bloc de communication 8 via le bus de communication 9.
Ce bus de communication 9 numérique n’est pas redondé. Par conséquent, en cas de panne simple sur ce bus 9 qui peut être transverse et commun à plusieurs disjoncteurs électroniques 1 , la fonction de commande du disjoncteur 1 est perdue.
En l’absence de commande, l’unité électronique de commande 6 gérant les fonctions de protection passe dans l’état par défaut préprogrammé à l’avance.
Cette solution simple peut être insuffisante dans le cas où, en fonction d’autres paramètres système de plus haut niveau, il pourrait être nécessaire de couper ou de réalimenter la charge avant de remplacer la carte électronique défaillante, notamment avant la prochaine opération de maintenance.
Une solution simple consiste à redonder le bus de communication et donc à ajouter un second isolateur numérique. C’est la solution la plus couramment utilisée. Elle a l’inconvénient d’ajouter des composants électroniques actifs et donc de dé-fiabiliser l’électronique de commande du disjoncteur électronique.
Par ailleurs, il existe d’autres applications (drivers communiquant ou « smart driver » pour onduleurs de puissance) qui ont étudié des solutions plus complexes consistant à intégrer un bus de communication complet avec multiplexage et démultiplexage des informations de part et d’autre du transformateur assurant l’isolation galvanique.
Exposé de l’invention
L'invention vise à fournir une solution de commande redondante d’un disjoncteur électronique sans complexifier l’électronique existante, afin d’éviter de diminuer la fiabilité de la fonctionnalité existante.
Dans un premier objet de l’invention, il est proposé un système électronique de coupure de courant comprenant une unité électronique de pilotage et un dispositif électronique de coupure de courant comportant au moins un transistor commandé, une unité électronique de commande couplée audit au moins un transistor commandé et aux moyens de mesure de courant, une unité d’alimentation de l’unité électronique de commande comportant un transformateur, et une unité de communication couplée, d’une part, à une première sortie de la unité électronique de pilotage via un bus de communication numérique et, d’autre part, à l’unité
électronique de commande pour transmettre un premier signal de commande de la carte de communication à l’unité électronique de commande.
Selon une caractéristique générale de l’invention, l’unité d’alimentation comprend en outre :
- un circuit intégré comportant une entrée d’horloge couplée à une seconde sortie de l’unité de pilotage délivrant un second signal de commande sous la forme d’un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable, et une sortie raccordée électriquement à l’enroulement primaire et délivrant au
transformateur une tension primaire dépendant du signal de commande, et
- deux résistances électriques formant un pont diviseur de tension
électriquement raccordé en sortie du transformateur pour mesurer le signal fréquentiel délivré par le transformateur, le signal mesuré étant transmis à l’unité électronique de commande,
l’unité électronique de commande étant configurée pour commander l’ouverture ou la fermeture dudit au moins un transistor commandé en fonction dudit signal mesuré si elle ne reçoit pas le premier signal de commande.
Grâce au second signal de commande qui possède la même commande que le premier signal de commande qui a une forme différente, l’unité d’alimentation de l’unité électronique de commande du dispositif électronique de coupure de courant selon l’invention permet ainsi de maintenir la commande de la voie SSPC, c'est-à- dire du dispositif de coupure de courant, en cas de panne du bus numérique principal, en particulier en cas de panne de l’isolateur numérique (court-circuit, circuit ouvert ou dérive), pour un taux de défaillance cumulé d’environ de 0,9e'06 ramené en heures de vol (méthode de calcul de fiabilité Fides), avec un profil de vol avion de type mono couloir.
Le calcul de fiabilité Fides est un guide connu permettant de réaliser des calculs de fiabilité prévisionnelle pour les composants et systèmes électroniques. Cette évaluation est généralement exprimée en FIT (nombre de défaillances pour 10L9 heures) ou MTBF (temps moyen entre deux défaillances). Ces données de fiabilité sont à la base des études de maintenabilité (dimensionnement des stocks de maintien en conditions opérationnelles), de disponibilité et sécurité.
De préférence, le dispositif électronique de coupure de courant comprend en outre des moyens de mesure de courant, et le transformateur comporte un enroulement primaire et un enroulement secondaire couplé par induction à l’enroulement primaire et délivrant une tension d’alimentation à l’unité électronique de couplage
De préférence, l’unité de pilotage comprend une unité de calcul configurée pour élaborer une commande du dispositif électronique de coupure de courant, et un premier signal de commande et un second signal de commande à partir de ladite commande élaborée, l’unité de calcul de l’unité de pilotage comprenant : - une première sortie délivrant le premier signal de commande à l’unité électronique de commande via la première sortie de la l’unité de pilotage, le bus de communication et l’unité de communication, et
- une seconde sortie délivrant le second signal de commande à l’unité
électronique de commande via la seconde sortie de l’unité de pilotage et l’unité d’alimentation, le second signal de commande ayant la forme d’un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable.
Avantageusement, ledit au moins un transistor commandé peut être un transistor à effet de champ à grille isolée (MOSFET).
L’unité électronique de commande peut avantageusement être un microcontrôleur.
De préférence, les moyens de mesure du signal fréquentiels sont configurés pour réaliser des mesures à une fréquence comprise entre 10 et 100 kHz.
Dans un deuxième objet de l’invention, il est proposé un procédé de commande d’un système électronique de coupure de courant comprenant une unité de pilotage couplée à un dispositif électronique de coupure de courant, le procédé de commande comprenant :
- une émission d’un premier signal de commande par une unité de pilotage à une unité de commande d'un dispositif électronique de commande,
- une commande d’au moins un transistor commandé du dispositif de coupure de courant par l’unité électronique de commande à partir du premier signal de commande reçu et d’au moins une mesure du courant traversant ledit au moins un transistor commandé,
l’unité électronique de commande étant alimentée par une unité d’alimentation comprenant un transformateur comportant un enroulement primaire et un
enroulement secondaire couplé par induction au premier enroulement et délivrant une tension d’alimentation à ladite unité électronique de commande,
Selon une caractéristique générale de l’invention, le procédé de commande comprend en outre : - une émission d’un second signal de commande par l’unité de pilotage, le second signal de commande ayant une forme de signal impulsionnel de rapport cyclique modulable,
- une réception dudit second signal de commande par une entrée d’horloge d’un circuit intégré de l’unité d’alimentation,
- une émission, par une sortie du circuit intégré, d’un signal de tension primaire à l’enroulement primaire du transformateur, le signal de tension primaire dépendant du second signal de commande reçu,
- une mesure du signal fréquentiel délivré par l’enroulement secondaire du transformateur en fonction du signal de tension primaire reçu,
- une transmission du signal mesuré à l’unité électronique de commande, et
- une commande de l’ouverture ou la fermeture dudit au moins un transistor commandé en fonction dudit signal mesuré si l’unité électronique de commande ne reçoit pas le premier signal de commande.
De préférence, le procédé de commande comprend en outre :
- une élaboration d’une commande du dispositif électronique de coupure de courant,
- une détermination du premier signal de commande à partir de ladite
commande élaborée,
- une détermination du second signal de commande à partir de ladite
commande élaborée,
- une transmission du premier signal de commande à l’unité électronique de commande via la première sortie de l’unité de pilotage, le bus de
communication et l’unité de communication, et
une transmission du second signal de commande à l’unité électronique de commande via la seconde sortie de l’unité de pilotage et l'unité d’alimentation, le second signal de commande ayant la forme d’un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable. Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 , déjà décrite, représente schématiquement un disjoncteur statique SSPC alternatif monophasé selon l’état de la technique.
[Fig. 2] La figure 2 présente schématiquement un système électronique de coupure de courant selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente un ordinogramme d’un procédé de déclenchement du système électronique dé coupure de courant de la figure 2 selon un mode de mise en œuvre.
Description des modes de réalisation
Sur la figure 2 est représenté schématiquement système électronique de coupure de courant selon un mode de réalisation de l’invention.
Le système électronique de coupure de courant comprend un dispositif électronique de coupure de courant 10 et une carte de commande 20 électriquement couplée avec le dispositif 10 de coupure de courant.
Le dispositif 10 comprend un bloc de coupure du courant comprenant au moins un transistor commandé MOSFET 12 raccordé entre une borne d’entrée 13 et une borne de sortie 14. La borne d’entrée 13 et la borne sortie 14 sont destinées à être raccordées entre deux bornes d’un circuit électrique dont le courant doit être surveillé, les deux bornes du circuit électrique étant raccordées électriquement ensemble via le dispositif 10 électronique de coupure de courant lorsque le ou les transistor(s) 12 du bloc de coupure du courant sont fermés.
Dans le cas où le dispositif 10 est destiné à surveiller un courant continu, le bloc de coupure du courant comprend un seul transistor commandé 12. Dans le cas où le dispositif 10 est destiné à surveiller un courant alternatif, le bloc de coupure du courant comprend deux transistors commandés 12. Dans la suite de la description de la figure 2, on se placera dans le cas d’un dispositif 10 configuré pour la surveillance d’un courant continu. Le dispositif 10 comprend en outre un moyen 15 de mesure du courant traversant le transistor commandé 12 du bloc de coupure du courant et un microcontrôleur 16 alimenté par un bloc d’alimentation 17 via une connectique d’alimentation 170 et couplé à un bloc de communication 18 qui est raccordé à un bus de communication 19.
Le moyen 15 de mesure peut être un capteur de courant ou bien une résistance shunt coopérant avec un module électronique de mesure intégré au microcontrôleur 16.
L’unité de pilotage 20 du système électronique de coupure de courant comprend une unité de calcul 24 configurée pour élaborer une commande du dispositif électronique de coupure de courant 10. L'unité de calcul 24 comprend une première et une seconde sorties 240 et 245, la première sortie 240 de l’unité de calcul 24 étant couplée à une première sortie 21 de l’unité de pilotage 20, et la seconde sortie 245 de l’unité de calcul 24 étant couple à une seconde sortie 22 de l’unité de pilotage. La première sortie 21 de l’unité de pilotage 20 est couplée au bloc de communication 18 du dispositif 10 via le bus de communication 19 tandis que la seconde sortie 22 de l’unité de pilotage 20 est couplée à l’unité d’alimentation 17 de l’unité électronique de commande 16 via une connexion 23.
L'unité de calcul 24 est configurée pour délivrer un premier signal de commande sur sa première sortie 240 et un second signal de commande sur sa seconde sortie 245. Les deux signaux de commande sont élaborés à partir de la commande pour transporter les mêmes informations de commande du dispositif 10 mais sous une forme différente. Le premier signal de commande est véhiculé à l’aide du bus de communication 19 qui est un bus numérique par exemple de type CAN, SPI, I2C.
Plus précisément, le premier signal de commande est une trame contenant une information numérique codée sur plusieurs bits. Le second signal de commande a une forme de signal impulsionnel de rapport cyclique modulable alors que le premier signal est différent d’un tel signal.
L’unité d’alimentation 17 comprend un transformateur 172, un circuit intégré 174, et deux résistances 176. Le second signal de commande est délivré à une entrée d'horloge 1740 du circuit intégré. Le transformateur comporte comportant un enroulement primaire 1720 et un enroulement secondaire 1725. Le circuit intégré 174, sous l’impulsion de l’horloge, délivre alors en sortie un signal de tension primaire à l’enroulement primaire 1720 dépendant directement du signal impulsionnel reçu par l’entrée d’horloge 1740 du circuit intégré, et transportant donc une information de commande relative à l’ouverture ou la fermeture du transistor commandé 12 du dispositif 10.
Le signal de tension primaire est transmis par induction à l’enroulement secondaire 1725 du transformateur qui délivre un signal de tension secondaire comportant la signature fréquentielle contenue dans le signal de tension primaire, c’est-à-dire les informations de commande du dispositif 10.
Les résistance 176 sont montés aux bornes de l’enroulement secondaire 1725 et forment un pont diviseur de tension permettant de mesurer le signal de tension secondaire délivré par l’enroulement secondaire 1725. Le signal mesuré est alors transmis à l’unité électronique de commande 16 via une connectique 175 distincte de la connectique d’alimentation 170.
L’unité électronique de commande 16 comprend deux entrées. Une première entrée couplée à une sortie du bloc de communication 18 pour recevoir le premier signal de commande, et une seconde entrée couplée au pont diviseur de tension formés par les résistance 176 pour recevoir le signal mesuré représentatif du second signal de commande.
L’unité électronique de commande 16 est configurée pour commander l’ouverture ou la fermeture dudit au moins un transistor commandé à partir du premier signal de commande lorsqu’elle le reçoit, et à partir du signal mesuré par le pont diviseur de tension et représentatif du second signal de commande lorsqu’elle ne reçoit pas le premier signal de commande.
Sur la figure 3 est illustré un logigramme d’un procédé de de commande du système électronique de coupure de courant de la figure 2 selon un mode de mise en œuvre.
Dans une première étape 300, l’unité de calcul 24 élabore une commande du dispositif 10 de coupure de courant et deux signaux de commande à partir de cette commande, les deux signaux de commande ayant une forme différentes.
Dans une étape suivante 305, l’unité de calcul 24 de l’unité de pilotage 20 délivre, sur sa première sortie 240, le premier signal de commande 16 à l’unité électronique de commande du dispositif 10 via la première sortie 21 de l’unité de pilotage 20, le bus de communication 19 et le bloc de communication 18.
Dans une étape suivante 310, l’unité de calcul 24 de l’unité de pilotage 20 délivre, sur sa seconde sortie 245, le second signal de commande à l’unité d’alimentation 17 de l’unité électronique de commande 16 du dispositif 10 via la seconde sortie 22 de l’unité de pilotage 20 et une connectique 23. Le second signal de commande possède une forme de signal impulsionnel de rapport cyclique modulable.
Dans une étape suivante 315, l’entrée d’horloge 1740 du circuit intégré 174 de l’unité d'alimentation 17 reçoit le second signal de commande et la sortie 1745 du circuit intégré 174 délivre, en réponse, un signal de tension primaire à l’enroulement primaire 1720 dépendant directement du second signal de commande.
Dans une étape suivante 320, l’enroulement secondaire 1725 du transformateur 172 délivre un signal de tension secondaire en réponse à la transmission par induction du signal de tension primaire par l’enroulement primaire 1720.
Le signal de tension secondaire traverse les résistances 176 du pont diviseur de tension qui, dans une étape suivante 325, délivre à l’unité électronique de commande 16 un signal de mesure relatif au signal de tension secondaire dépendant du second signal de commande reçu par l’unité d’alimentation 17.
L’unité électronique de commande 16 vérifie dans une étape 330 si elle a reçu le premier signal de commande.
Si le premier signal de commande a été reçu par l’unité électronique de commande 16, cette dernière commande dans une étape 335 l’ouverture ou la fermeture du transistor commandé 12 en fonction du premier signal de commande.
Si le premier signal de commande n'a pas été reçu par l’unité électronique de commande 16 lorsqu’elle reçoit le second signal de commande délivré par l’unité d’alimentation 17, elle commande dans une étape 340 l’ouverture et la fermeture du transistor commandé 12 en fonction du signal mesuré délivré par le pont diviseur de tension de l’unité d'alimentation 17.
L'invention fournit ainsi une solution de commande redondante d’un disjoncteur électronique sans complexifier l’électronique existante, afin d’éviter de diminuer la fiabilité de la fonctionnalité existante.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système électronique de coupure de courant comprenant une unité de pilotage (20) et un dispositif (10) électronique de coupure de courant comportant au moins un transistor commandé (12), une unité électronique de commande (16) couplée audit au moins un transistor commandé (12), une unité d'alimentation (17) de l'unité électronique de commande (16) comportant un transformateur (172), et une unité de communication (18) couplée, d'une part, à une première sortie (21) de l'unité de pilotage (20) via un bus de communication (19) numérique et, d'autre part, à l'unité électronique de commande (16) pour transmettre un premier signal de commande,
caractérisé en ce que l'unité d'alimentation (17) comprend en outre :
- un circuit intégré (174) comportant une entrée d'horloge (1740) couplée à une seconde sortie (22) de l'unité de pilotage (20) délivrant un second signal de commande ayant la forme d'un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable, et une sortie (1745) délivrant au transformateur (172) un signal de tension primaire dépendant du second signal de commande, et
- un pont diviseur de tension électriquement raccordé en sortie du
transformateur (172) pour mesurer le signal fréquentiel délivré par le transformateur (172),
ledit signal mesuré étant transmis à l'unité électronique de commande (16) qui est configurée pour commander l'ouverture ou la fermeture dudit au moins un transistor commandé (12) en fonction dudit signal mesuré si elle ne reçoit pas le premier signal de commande.
[Revendication 2] Système électronique de coupure de courant selon la revendication 1, dans lequel l'unité de pilotage (20) comprend une unité de calcul (24) configurée pour élaborer une commande du dispositif (10) électronique de coupure de courant, et un premier signal de commande et un second signal de commande à partir de ladite commande élaborée, l'unité de calcul (24) de l'unité de pilotage (20) comprenant : - une première sortie (240) délivrant le premier signal de commande à l'unité électronique de commande (16) via la première sortie (21) de l'unité de pilotage (20), le bus de communication (19) et l'unité de communication (18), et
- une seconde sortie (205) délivrant le second signal de commande à l'unité électronique de commande via la seconde sortie (22) de l'unité de pilotage (20) et l'unité d'alimentation (17), le second signal de commande ayant la forme d'un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable.
[Revendication 3] Système électronique de coupure de courant selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un transistor commandé (12) du dispositif électronique (10) de coupure de courant est un transistor à effet de champ à grille isolée.
[Revendication 4] Système électronique de coupure de courant selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'unité électronique de commande (16) du dispositif électronique (10) de coupure de courant est un microcontrôleur.
[Revendication 5] Système électronique de coupure de courant selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel dispositif (10) électronique de coupure de courant comporte des moyens de mesures de courant (15) configurés pour réaliser des mesures à une fréquence comprise entre 10 et 100 kHz.
[Revendication 6] Procédé de commande d'un système électronique de coupure de courant comprenant une unité de pilotage (20) couplée à un dispositif électronique de coupure de courant (10), le procédé de commande comprenant :
- une émission d'un premier signal de commande par une unité de pilotage (20) à une unité électronique de commande (16) du dispositif (10)
électronique de coupure de courant,
- une commande d'au moins un transistor commandé (12) du dispositif (10) de coupure de courant par l'unité électronique de commande (16) à partir du premier signal de commande reçu et d'au moins un signal de mesure du courant traversant ledit au moins un transistor commandé (12),
l'unité électronique de commande (16) étant alimentée par une unité d'alimentation (17) comprenant un transformateur (172) comportant un enroulement primaire (1720) et un enroulement secondaire (1725) couplé par induction au premier enroulement (1720) et délivrant une tension
d'alimentation à ladite unité électronique de commande (16),
caractérisé en ce que le procédé de commande comprend en outre :
- une émission d'un second signal de commande par l'unité de pilotage (20), le second signal de commande ayant une forme de signal impulsionnel de rapport cyclique modulable,
- une réception dudit second signal de commande par une entrée d'horloge (1740) d'un circuit intégré (174) de l'unité d'alimentation (17),
- une émission, par une sortie (1745) du circuit intégré (174), d'un signal de tension primaire à l'enroulement primaire (1720) du transformateur (172), le signal de tension primaire dépendant du second signal de commande reçu,
- une mesure du signal fréquentiel délivré par l'enroulement secondaire (1725) du transformateur (172) en réponse au signal de tension primaire reçu,
- une transmission du signal mesuré à l'unité électronique de commande (16), et
- une commande de l'ouverture ou la fermeture dudit au moins un transistor commandé (12) en fonction dudit signal mesuré si l'unité électronique de commande (16) ne reçoit pas le premier signal de commande.
[Revendication 7] Procédé de commande d'un système électronique de coupure de courant selon la revendication 6, comprenant en outre :
- une élaboration d'une commande du dispositif électronique de coupure de courant,
- une détermination du premier signal de commande à partir de ladite commande élaborée,
- une détermination du second signal de commande à partir de ladite commande élaborée,
- une transmission du premier signal de commande à l'unité électronique de commande (16) via la première sortie (21) de l'unité de pilotage (20), le bus de communication (19) et l'unité de communication (18), et
- une transmission du second signal de commande à l'unité électronique de commande via la seconde sortie (22) de l'unité de pilotage(20) et l'unité d'alimentation (17), le second signal de commande ayant la forme d'un signal impulsionnel de rapport cyclique modulable.
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