Brevet FR2885223A1 — publié le 20061103

La présente invention concerne un système de contrôle de la résistance d'isolement d'un circuit imprimé raccordé à une source d'alimentation en énergie électrique, notamment embarqué à bord d'un véhicule automobile. Les cartes électroniques ou circuits imprimés des calculateurs embar- qués à bord des véhicules automobiles peuvent présenter au cours du temps une évolution de leur résistance d'isolement et en particulier de leur résistance d'isolement entre les pistes de cuivre, cette évolution pouvant conduire dans le pire des cas à l'apparition de court-circuits. Cette évolution de la résistance d'isolement au cours du temps est due 10 généralement aux effets de l'humidité et de la corrosion par des polluants atmosphériques. Par exemple, en ce qui concerne les calculateurs électroniques logés dans l'habitacle du véhicule, toutes les précautions sont prises lors de la conception pour que les boîtiers de réception de ceux-ci qui sont aérés mais non étan- ches, ne reçoivent pas d'eau. Cependant, rien ne peut empêcher la condensation. Or, certains véhicules sont beaucoup plus sensibles que d'autres à l'entrée de polluants divers et surtout de gouttelettes d'eau, chargeant fortement l'habitacle en humidité et en polluants. Lorsqu'un film d'humidité chargé de polluants atmosphériques (Cr, NOx, SOx) se dépose sur les pistes d'un tel circuit imprimé, ceci conduit à la corrosion de ces pistes, par exemple en cuivre, et des soudures, par exemple en étain/plomb. Par exemple, pour les pistes en cuivre, il se produit une oxydation du cuivre à la piste +12V de l'alimentation en énergie électrique et donc une formation d'ions Cul+ et Cu+. Sous l'effet de la différence de potentiel et donc du champ électrique, ces ions migrent vers la piste à OV à travers le film d'humidité rendu conducteur par la présence des polluants ionisés. Ces ions peuvent en-suite précipiter sous forme de sels de cuivre conducteurs même en l'absence de film d'eau. Ce phénomène a donc lieu tout d'abord en phase aqueuse, la résistance ohmique devenant de plus en plus faible entre les deux pistes sous tension. Il y a alors perturbation de la résistance d'isolement avec pour conséquence des pannes aléatoires réversibles. En effet, lorsque la condensation disparaît, la résistance d'isolement se rétablit et la carte électronique reprend son fonctionnement normal. Le cas extrême de ce phénomène est le court-circuit aggravé. Dans un tel cas, le processus est le suivant: suite à l'augmentation progressive de la puissance locale, l'eau disparaît et le milieu reste fortement conducteur (sels de cuivre conducteurs même en milieu anhydre). La température atteint alors le point d'auto-inflammation du support isolant, pour des courants de 1 à 2 ampères (connectique ou carte). Or, il n'existe à ce jour aucun système permettant de détecter de tels 10 phénomènes. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de contrôle de la résistance d'isolement d'un circuit imprimé raccordé à une source d'alimentation en énergie électrique, notamment embarqué à bord d'un véhicule automobile, carac- térisé en ce qu'il comporte: - des moyens formant condensateur connectés en parallèle aux bornes du circuit imprimé, - des moyens formant résistance connectés en série avec le circuit à contrôler et les moyens formant condensateur, - des moyens formant interrupteur à ouverture en parallèle aux bornes des moyens formant résistance et pilotables à l'ouverture par une unité de traite-ment d'informations de contrôle du circuit, pour former un circuit RC, et -des moyens d'analyse du temps de réponse du circuit RC ainsi constitué pour en déterminer la résistance du circuit à contrôler et engendrer un si- gnal d'alerte en cas de franchissement d'un seuil de résistance prédéterminé. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens formant interrupteur à ouverture sont constitués par un organe commutateur à semiconducteur; - les moyens d'analyse comprennent un microcontrôleur; et les moyens d'analyse sont raccordés à un boîtier de servitude pour indiquer un incident d'isolement du circuit à contrôler. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'un système selon l'invention; et - les Fig.2, 3 et 4 illustrent l'analyse mise en oeuvre dans un tel système. Le système de contrôle selon l'invention propose donc de suivre l'évolution de la résistance Rc d'un circuit imprimé comme par exemple d'une carte électronique. En fait, cette résistance Rc est la résistance équivalente d'un circuit constituée de la résistance d'isolement Ri de la carte et de sa résistance due aux 10 consommations, les deux étant montées en parallèle. Sous l'effet de la corrosion et des phénomènes évoqués précédemment, la résistance d'isolement diminue et donc la résistance Rc du circuit diminue également. On a illustré sur la figure 1, un schéma synoptique d'un système de contrôle de cette résistance. Sur cette figure, le circuit imprimé à contrôler est désigné par la référence générale 1. Ce circuit à contrôler 1 est schématisé sous la forme d'une résistance Rc. Ce circuit est en fait raccordé à une source d'alimentation en énergie électrique désignée par la référence générale 2, constituée par exemple par la batterie d'alimentation en énergie électrique embarquée à bord du véhicule. Dans le système de contrôle selon l'invention, des moyens formant condensateur, désignés par la référence générale 3, sont connectés en parallèle aux bornes du circuit imprimé à contrôler. De même, des moyens formant résistance R1 désignés par la référence générale 4 sur cette figure, sont connectés en série avec le circuit à contrôler et les moyens formant condensateur 3. Un interrupteur à ouverture désigné par la référence générale 5 est 30 connecté aux bornes de cette résistance 4, R1. En fait, cet interrupteur est par exemple constitué par un organe commutateur à semi-conducteur piloté à l'ouverture par une unité de traitement d'informations de contrôle du circuit imprimé, constituée par exemple par un microcontrôleur désigné par la référence générale 6. Ce microcontrôleur est également associé par exemple à des moyens d'analyse du temps de réponse du circuit RC ainsi constitué pour en déterminer la résistance du circuit à contrôler et pour engendrer un signal d'alerte en cas de franchissement d'un seuil de résistance prédéterminé, par exemple à destination d'un boîtier de servitude quelconque désigné par la référence générale 7. Ce boîtier permet alors d'avertir par exemple l'utilisateur ou un autre intervenant de la détection d'un incident d'isolement du circuit à contrôler. On notera que la valeur de la résistance R1, 4, doit être déterminée de façon que la tension aux bornes du circuit à contrôler ne descende pas en des- sous d'une valeur minimale Umini correspondant à un seuil de tension fonctionnel minimum. Ce seuil de tension fonctionnel minimum est défini par rapport au seuil de tension physique de la façon suivante. Le seuil de tension physique correspond à la tension d'alimentation des composants du calculateur. En dessous de ce seuil, le calculateur n'est plus en état de remplir ses fonctions. Ce seuil est généralement fixé à 5V, de façon classique. Ainsi, la valeur de la résistance R1 peut être définie selon la relation suivante: R1 La constante de temps de réponse i de la loi d'évolution de cette ten-25 sion UR1 est alors égale à t = [(Rc x R1)/(Rc + R1)]xC Cette constante de temps de réponse est égale au produit de la valeur de la capacité du circuit monté en parallèle aux bornes du circuit à contrôler, par la résistance équivalente Rc du circuit à contrôler et la résistance additionnelle 4, RI. La résistance du circuit Rc peut donc être calculée de façon classique à partir de la mesure de cette constante de temps de réponse du circuit selon la relation: Rc = TR1/(R1.C-i) Il existe plusieurs méthodes pour calculer T. L'une des méthodes utilise l'ensemble des valeurs UR1 mesurées lors de la phase transitoire du circuit, c'est-à-dire jusqu'à l'établissement d'un régime établi. Une autre méthode de calcul utilise des mesures ponctuelles. Parmi ces mesures ponctuelles figure la valeur de la tension en courant établi. Connaissant la tangente à l'origine de la courbe et la valeur de UR1 en régime établi, on en déduit alors la constante temps 'r (ti étant tel que, au temps 3i, la valeur de la tension est égale à 95% de la valeur de la tension en régime établi). Ceci est par exemple illustré sur les figures 2, 3 et 4. Ainsi, l'analyse du temps de réponse du circuit RC ainsi constitué avec le circuit imprimé à contrôler, permet de déterminer la valeur de la résistance Rc du circuit à contrôler et par comparaison à un seuil de résistance prédéterminé, en cas de franchissement, d'engendrer un signal d'alerte. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures, le contrôle est dé- clenché par le boîtier de servitude 7 qui donne l'ordre, par exemple à l'unité de traitement d'informations 6 constituée par un microcontrôleur, d'effectuer une mesure de résistance. Ce microcontrôleur déclenche alors l'ouverture de l'interrupteur 5 aux bornes de la résistance RI. Le courant passe dans la résistance R1,4 et le condensateur 3 aux bornes du circuit à surveiller se décharge. Dans l'exemple décrit, le microcontrôleur 6 reçoit les valeurs de tension UR1 et évalue la constante de temps de réponse du circuit T, selon la rela- tion: T=(Rc x R1)/(Rc + RI). A partir de cette valeur, il en tire Rc sur la relation: Rc = 'R1/(R1.0 ti). Dès que la valeur de Rc atteint un certain seuil préalablement défini, un signal d'alerte est envoyé par le microcontrôleur 6 vers le boîtier 7 pour le pré- venir de l'incident d'isolement et permettre ainsi de déclencher une éventuelle intervention. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle de la résistance d'isolement d'un circuit impri- mé (1) raccordé à une source d'alimentation en énergie électrique (2), notamment embarqué à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il corn-5 porte: - des moyens formant condensateur (3) connectés en parallèle aux bornes du circuit imprimé (1), des moyens formant résistance (4) connectés en série avec le circuit à contrôler (1) et les moyens formant condensateur (3), - des moyens (5) formant interrupteur à ouverture en parallèle aux bornes des moyens formant résistance (4) et pilotables à l'ouverture par une uni-té de traitement d'informations (6) de contrôle du circuit, pour former un circuit RC, et - des moyens (6) d'analyse du temps de réponse du circuit RC ainsi constitué pour en déterminer la résistance du circuit (1) à contrôler et engendrer un signal d'alerte en cas de franchissement d'un seuil de résistance prédétermi-né. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant interrupteur à ouverture (5) sont constitués par un organe commutateur à 20 semi-conducteur. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (6) comprennent un microcontrôleur. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (6) sont raccordés à un boîtier de 25 servitude (7) pour indiquer un incident d'isolement du circuit à contrôler.