L'invention concerne le domaine de la protection de l'alimentation électrique d'un véhicule. L'invention porte plus particulièrement sur un dispositif de protection de l'alimentation électrique d'un véhicule. Elle porte aussi sur un véhicule automobile intégrant un tel dispositif de protection de son alimentation électrique. Enfin, elle porte aussi sur un procédé de protection de l'alimentation électrique d'un véhicule.

Dans plusieurs situations, il est nécessaire de connecter une source extérieure de puissance sur un véhicule automobile, notamment :

Lorsque la batterie du réseau de bord (12 volts) du véhicule automobile est déchargée, auquel cas un chargeur peut être connecté à la batterie déchargée afin de la recharger ;

Lorsque le véhicule ne démarre plus parce que sa batterie est déchargée, l'alimentation électrique dudit véhicule peut être reliée à un véhicule de dépannage ou d'un système type booster, par exemple par la connexion de câbles de démarrage sur sa batterie.

Dans ces situations, des erreurs peuvent être commises, susceptibles d'endommager le circuit électrique du véhicule automobile. A titre d'exemples, les erreurs suivantes surviennent :

- une inversion de polarité, qui consiste à inverser la connexion sur les bornes de la batterie d'un véhicule des bornes positive et négative de la source extérieure de puissance ;

- une surtension, qui consiste à connecter une source de puissance extérieure délivrant une tension trop élevée par rapport à celle de la batterie du véhicule (par exemple si l'on branche une batterie de camion ou un chargeur de camion dont la tension nominale est de 24 volts à la tension nominale du réseau de bord 12 volts).

Dans ces situations de connexion anormale, il y a des risques d'endommager gravement un ou plusieurs systèmes électriques d'un ou des deux véhicules interconnectés.

Afin d'éviter ces risques, certains véhicules de l'état de la technique intègrent des dispositifs de protection faisant appel à des systèmes électroniques complexes, tel que des microcontrôleurs couplés à des logiciels de contrôle, ce qui en fait des systèmes de protection coûteux. De plus l'utilisation d'un système électronique complexe s'avère en pratique insuffisamment fiable. Ainsi, un objet général de la présente invention est de proposer une solution de protection de l'alimentation électrique d'un véhicule permettant de surmonter les inconvénients de l'état de la technique.

Plus précisément, l'objet de l'invention est de surmonter les problèmes qui peuvent survenir lorsqu'une source de puissance extérieure inappropriée est connectée aux bornes d'un véhicule, particulièrement lors d'une inversion de polarité et/ou lors d'une surtension appliquée au véhicule.

A cet effet, l'invention repose sur un dispositif de protection du réseau électrique d'un véhicule comprenant,

• un dispositif de détection d'inversion de polarité,

• un dispositif de détection de surtension,

• une première borne d'entrée,

• une seconde borne d'entrée,

· une première borne de sortie, • une seconde borne de sortie,

caractérisé en ce que le dispositif de détection d'inversion de polarité est doté d'un premier élément de contrôle d'interrupteur, d'un premier dipôle non-linéaire polarisé et d'un premier interrupteur, et en ce que le dispositif de détection de surtension est doté d'un second élément de contrôle d'interrupteur, d'un second dipôle non-linéaire polarisé et d'un second interrupteur.

Le dispositif de protection peut être composé d'un circuit électronique formé:

- d'une première branche reliant la première borne d'entrée à la première borne de sortie et comportant le premier interrupteur,

- d'une deuxième branche reliant la seconde borne d'entrée à la seconde borne de sortie,

- d'une première branche intermédiaire reliant la première branche à la deuxième branche et comportant le premier dipôle non-linéaire polarisé, notamment une diode, le deuxième dipôle non-linéaire polarisé, notamment une diode Zener, ainsi que le second élément de contrôle d'interrupteur, notamment un solénoïde de commande de relais,

- d'une deuxième branche intermédiaire qui s'étend d'une connexion électrique se trouvant entre le premier dipôle non-linéaire polarisé et le deuxième dipôle non-linéaire polarisé à la deuxième branche et qui comprend le premier élément de contrôle d'interrupteur, notamment un solénoïde de commande de relais, et le second interrupteur.

Le premier interrupteur peut être ouvert en position de repos lorsque le dispositif de protection n'est pas connecté en amont, par sa première borne d'entrée et sa seconde borne d'entrée, à une source de tension, et fermé lorsque le dispositif de protection est connecté en amont à une source de tension positive et de tension inférieure ou égale à un seuil, qui permet au premier élément de contrôle d'interrupteur d'être soumis à une tension électrique qui actionne le premier interrupteur en fermeture.

Le second interrupteur peut être fermé en position de repos lorsque le dispositif de protection n'est pas connecté en amont, par sa première borne d'entrée et sa seconde borne d'entrée, à une source de tension, et ouvert lorsque le dispositif de protection est connecté en amont à une source de tension positive et de tension supérieure à un seuil, qui permet au second élément de contrôle d'interrupteur d'être soumis à une tension électrique qui actionne le second interrupteur en ouverture.

Le premier dipôle non-linéaire polarisé peut être agencé sur une première branche intermédiaire en parallèle par rapport à la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée et est disposé dans une orientation apte à laisser passer le courant si la différence de potentiel entre la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée est positive, c'est- à-dire en mode de fonctionnement normal, et est apte à ne pas laisser passer le courant en cas d'inversion de polarité entre la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée, c'est-à-dire en mode de fonctionnement anormal.

Le second dipôle non-linéaire polarisé, notamment une diode Zener, peut être agencé sur une première branche intermédiaire en parallèle par rapport à la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée et disposé dans une orientation apte à bloquer le courant si la différence de potentiel entre la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée ne dépasse pas une tension de seuil, c'est-à-dire en mode de fonctionnement normal, et est apte à laisser passer le courant lorsque la différence de potentiel entre la première borne d'entrée et la deuxième borne d'entrée dépasse la tension de seuil. La première borne d'entrée peut être adaptée pour une liaison à une source de tension externe au véhicule, notamment le potentiel positif d'une source extérieure de puissance, notamment un chargeur et/ou une batterie de véhicule de dépannage et/ou un alternateur de véhicule de dépannage, et la seconde borne d'entrée peut être adaptée pour une liaison à une source de tension externe au véhicule, notamment le potentiel négatif de la source extérieure de puissance et/ou la première borne de sortie peut être adaptée pour une liaison à un réseau électrique interne à un véhicule, notamment au potentiel positif de la batterie du véhicule et/ou le réseau de bord du véhicule et/ou l'alternateur du véhicule, et la seconde borne de sortie peut être adaptée pour une liaison à un réseau électrique interne au véhicule, notamment une liaison au potentiel négatif de la batterie du véhicule.

L'invention porte aussi sur un procédé de protection du réseau électrique d'un véhicule à l'aide d'un dispositif de protection tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de protection contre une inversion de polarité aux deux bornes d'entrée du dispositif de protection comprenant les sous-étapes suivantes:

• lorsque la tension entre la première borne d'entrée et la seconde borne d'entrée est positive, un courant traverse un premier dipôle non-linéaire polarisé et un premier élément de contrôle d'interrupteur, ce qui a pour effet d'actionner en fermeture un premier interrupteur et donc de connecter électriquement la première borne d'entrée à la première borne de sortie,

• lorsque la tension entre la première borne d'entrée et la seconde borne d'entrée est négative, c'est-à-dire lorsqu'il y a inversion de polarité, aucun courant ne traverse le premier dipôle non-linéaire polarisé ni le premier élément de contrôle d'interrupteur, laissant le premier interrupteur en position ouverte de repos.

Le procédé de protection peut comprendre une étape de protection contre une surtension aux deux bornes d'entrée du dispositif de protection comprenant les sous-étapes suivantes:

• lorsque la valeur de la tension entre la première borne d'entrée et la seconde borne d'entrée se trouve sous ou égale à un seuil de tension, aucun courant ne traverse un second dipôle non-linéaire polarisé ni un second élément de contrôle d'interrupteur, laissant un second interrupteur fermé en position de repos,

• lorsque la tension entre la première borne d'entrée et la seconde borne d'entrée est supérieure à un seuil de tension, le second dipôle non-linéaire polarisé laisse passer le courant, et le second élément de contrôle d'interrupteur entraine l'ouverture du second interrupteur, gardant ainsi le premier interrupteur ouvert.

L'invention porte aussi sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant électrique, notamment une batterie et/ou un réseau de bord et/ou un alternateur, connecté en aval d'un dispositif de protection tel que décrit précédemment.

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec l'unique figure jointe qui illustre schématiquement un dispositif de protection d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention.

Le dispositif de protection 1 de l'alimentation électrique d'un véhicule comprend deux parties, un dispositif de détection d'inversion de polarité 10 et un dispositif de détection de surtension 20. Ces deux dispositifs sont logés dans un boîtier comprenant quatre bornes extérieures. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de protection 1 est installé sur le couvercle de la boite abritant la batterie du véhicule. Il se présente ainsi physiquement sous la forme d'un dispositif apte à une connexion entre une source de puissance extérieure, en amont, et tout ou partie du réseau électrique du véhicule automobile, en aval, particulièrement les sources de tension internes au véhicule, pour former une barrière de protection entre la source de puissance extérieure et le véhicule, notamment pour parer les connexions inappropriées du fait des erreurs mentionnées précédemment. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile en tant que tel, intégrant un dispositif de protection 1 , connecté en amont de tout ou partie de ses composants électriques à protéger. Le dispositif de protection 1 de l'alimentation électrique d'un véhicule est muni de quatre bornes permettant d'être avantageusement connecté en amont et en aval . Selon le mode de réalisation, tout ou partie du réseau électrique du véhicule est connecté en aval au dispositif de protection 1 , par l'intermédiaire de la première borne de sortie 4 et de la seconde borne de sortie 5. Ces bornes de sortie 4, 5 permettent d'effectuer la connexion aux bornes correspondantes (pôle positif sur pôle positif et pôle négatif sur pôle négatif) de la batterie 14 et/ou du réseau de bord 15 et/ou de l'alternateur 16 du véhicule. D'autre part, tout ou partie du réseau électrique du véhicule est susceptible d'être connecté à une source de puissance extérieure, par l'intermédiaire du dispositif de protection 1 de l'alimentation d'un véhicule, par l'intermédiaire de sa première borne d'entrée 2 et de sa seconde borne d'entrée 3. Dans ce mode de réalisation la première borne d'entrée 2 ainsi que la seconde borne d'entrée 3 sont des plots de connexion agencés de façon à permettre la connexion des deux pôles de la source extérieure de puissance au dispositif de protection, ceci à l'aide de pinces de chargeur de batteries ou de câbles de dépannage. Le dispositif de protection 1 est ainsi susceptible d'une connexion en amont par exemple à la batterie 17 d'un véhicule de dépannage et/ou sur l'alternateur 19 d'un véhicule de dépannage et/ou sur un chargeur 18 de batterie.

Le circuit électronique du dispositif de détection d'inversion de polarité 10 est composé d'un premier dipôle non-linéaire polarisé 12, d'un premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 et d'un premier interrupteur 13 commandé par le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 . Selon ce mode de réalisation le premier dipôle non-linéaire 12 est une diode et le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 est un solénoïde de commande de relais.

Le circuit électronique du dispositif de détection de surtension 20 est composé d'un second dipôle non-linéaire polarisé 22, d'un second élément de contrôle d'interrupteur 21 et d'un second interrupteur 23 commandé par le second élément de contrôle d'interrupteur 21 . Selon ce mode de réalisation le second dipôle non-linéaire 22 est une diode Zener et le second élément de contrôle d'interrupteur 21 est un solénoïde de commande de relais.

Selon le mode de réalisation, le circuit électronique du dispositif de protection 1 de l'alimentation électrique d'un véhicule est formé des quatre branches présentées ci-après:

- une première branche 6 reliant la première borne d'entrée 2 à la première borne de sortie 4 comprend le premier interrupteur 13 ;

- une deuxième branche 7 relie la seconde borne d'entrée 3 à la seconde borne de sortie 5 ; - une première branche intermédiaire 8 reliant la première branche 6 à la deuxième branche 7 comprend le premier dipôle non-linéaire polarisé 12, le second dipôle non-linéaire polarisé 22 et le second élément de contrôle d'interrupteur 21 ;

- une deuxième branche intermédiaire 9 comprend le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 et le second interrupteur 23, et s'étend d'une connexion électrique se trouvant entre le premier dipôle non-linéaire polarisé 12 et le second dipôle non-linéaire polarisé 22 à la deuxième branche 7.

Le fonctionnement du dispositif de protection 1 va maintenant être expliqué.

En mode de fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la polarité n'est pas inversée et lorsque la tension entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 prend une valeur inférieure ou égale à un seuil prédéfini, par exemple de 16 volts, voire 14 volts, voire 12.5 volts, un courant électrique traverse le premier dipôle non-linéaire polarisé 12 tout en étant bloqué par le second dipôle non-linéaire polarisé 22. Le second élément de contrôle d'interrupteur 21 n'étant soumis à aucune tension électrique, il s'ensuit que le second interrupteur 23 reste en position de repos fermée. Une tension électrique peut ainsi s'établir aux bornes du premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 , faisant ainsi basculer le premier interrupteur 13, d'une position de repos ouverte à une position de travail fermée. Ainsi une connexion électrique s'établit entre la première borne d'entrée 2 et la première borne de sortie 4. La tension se trouvant entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 est ainsi appliquée, par l'intermédiaire de la première borne de sortie 4 et la seconde borne de sortie 5, aux bornes de la batterie 14 et/ou aux bornes du réseau de bord 15 et/ou aux bornes de l'alternateur 16 du véhicule, et plus généralement à tout composant électrique du véhicule connecté en aval du dispositif de protection 1 .

Deux situations de fonctionnement anormal peuvent survenir, comme explicité précédemment, une inversion de polarité et une surtension. Ces deux cas peuvent se produire indépendamment l'un de l'autre, ou simultanément.

Dans le premier cas d'une inversion de polarité, le premier dipôle non- linéaire polarisé 12 bloque le passage du courant dans la première branche intermédiaire 8. Il s'ensuit que le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 n'est soumis à aucune tension électrique, ce qui induit que l'interrupteur 13 reste en position de repos ouverte. Ainsi, la première borne de sortie 4 n'est pas connectée à la première borne d'entrée 2 et tout composant électrique relié en aval du dispositif de protection 1 n'est pas soumis à la tension inversée reçue par le dispositif de protection 1 .

Dans le second cas, lors d'une surtension qui est définie comme une valeur de la tension électrique entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 supérieure au seuil prédéfini, le second dipôle non-linéaire polarisé 22 laisse passer un courant électrique. En remarque, ce second dipôle 22 est choisi pour offrir ce changement de comportement au seuil de tension prédéfini. Il s'ensuit que le second élément de contrôle d'interrupteur 21 fait basculer le second interrupteur 23 d'une position de repos fermée à une position de travail ouverte. Ainsi le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 ne peut être soumis à une quelconque tension électrique, il s'ensuit que le premier interrupteur 13 reste en position de repos ouverte, empêchant ainsi à la tension se trouvant entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 de s'établir entre la première borne de sortie 4 et la seconde borne de sortie 5.

La solution permet donc bien d'atteindre les objectifs recherchés, en permettant d'empêcher à un système équipé de subir une inversion de tension ou une surtension. En remarque, le dispositif de protection 1 peut être associé à tout système fonctionnant avec une batterie, autre qu'un véhicule automobile. Le dispositif de protection 1 décrit précédemment présente l'avantage de former une solution simple, peu coûteuse et fiable, car mettant en œuvre des éléments électroniques matériels, sans utiliser de microcontrôleur, ni de logiciel. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle peut être utilisée avec n'importe quelle source de puissance extérieure, et ceci sans avoir besoin d'effectuer aucune action sur la source extérieure de puissance que son branchement classique, ni de prévoir une source extérieure dotée d'une protection particulière.

L'invention porte aussi sur un procédé de protection du réseau électrique d'un véhicule à l'aide d'un dispositif de protection tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de protection contre une inversion de polarité aux deux bornes d'entrée du dispositif de protection comprenant les sous-étapes suivantes:

lorsque la tension entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 est positive, un courant traverse un premier dipôle non- linéaire polarisé 12 et un premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 , ce qui a pour effet d'actionner en fermeture un premier interrupteur 13 et donc de connecter électriquement la première borne d'entrée 2 à la première borne de sortie 4,

lorsque la tension entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 est négative, c'est-à-dire lorsqu'il y a inversion de polarité, aucun courant ne traverse le premier dipôle non-linéaire polarisé 12 ni le premier élément de contrôle d'interrupteur 1 1 , laissant le premier interrupteur 13 en position ouverte de repos.

Le procédé de protection comprend une étape de protection contre une surtension aux deux bornes d'entrée 2, 3 du dispositif de protection comprenant les sous-étapes suivantes:

lorsque la valeur de la tension entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 se trouve sous ou égale à un seuil de tension, aucun courant ne traverse un second dipôle non-linéaire polarisé 22 ni un second élément de contrôle d'interrupteur 21 , laissant un second interrupteur 23 fermé en position de repos,

lorsque la tension entre la première borne d'entrée 2 et la seconde borne d'entrée 3 est supérieure à un seuil de tension, le second dipôle non-linéaire polarisé 22 laisse passer le courant, et le second élément de contrôle d'interrupteur 21 entraine l'ouverture du second interrupteur 23, gardant ainsi le premier interrupteur 13 ouvert.