Brevet FR3041142A1 — publié le 20170317

La présente invention concerne un dispositif de protection contre la perte des fonctions principales en sortie d'une unité de commande électronique due à la mise en courts-circuit accidentelle des condensateurs de protection contre les décharges électrostatiques (encore appelés condensateurs de protection « ESD » de l'anglais « electrostatic discharge »), en particulier dans le domaine automobile. Un véhicule automobile comprend couramment plusieurs systèmes électroniques dédiés à la gestion de fonctions du véhicule automobile. Ces systèmes électroniques comportent notamment des unités de commande électroniques, également appelées calculateurs ou ECU (abréviation anglaise de « Engine Control Unit » signifiant en français « unité de contrôle électronique ») ainsi que des organes d'entrée / sortie raccordés aux unités de commande électroniques. Une unité de commande électronique comporte pour sa part au moins un microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur. L'unité de commande électronique est reliée, en entrée, à des éléments tels que des organes d'entrée (également « capteurs » ci-après) et, en sortie, à des organes de sortie (appelés également « actuateurs » ci-après). L'unité de commande électronique est informée de l'état du véhicule et des commandes du conducteur à l'aide de ces capteurs et agit sur les actuateurs. Ainsi, l'unité de commande électronique peut gérer différentes fonctions d'un véhicule automobile, comme par exemple le contrôle du moteur propulsif, le système de freinage ou les suspensions. Il est connu d'utiliser, en sortie de l'unité de commande électronique, des condensateurs de protection « ESD » ayant pour but de protéger ladite unité de commande en cas de décharges électrostatiques. Comme illustré à la figure 1, les sorties S de l'unité de commande électronique ECU sont plus précisément reliées, d'une part, à un actuateur A, tel que, par exemple, un dispositif d'injection, et, d'autre part, à un composant électronique FP apte à exécuter une fonction, dite « fonction principale », par exemple une fonction de lecture, ou une fonction d'interrupteur. Les condensateurs C de protection « ESD » sont donc placés en sortie de l'unité de commande électronique ECU, sur la piste de la fonction principale. Cependant, en cas de flexion excessive de l'unité de commande électronique ECU, les liaisons des condensateurs C de protections « ESD » se brisent créant des court-circuits rendant alors inopérant le composant électronique FP associé à ladite fonction principale et pouvant entrainer des dommages de l'unité de commande électronique ECU ou de l'actuateur A associé à ladite fonction principale. 3041142 2 En effet, dans le cas où le composant électronique FP est constitué par un interrupteur assurant une fonction principale de pilotage d'un injecteur de carburant moteur, la mise en court-circuit du condensateur de protection « ESD » entraine ainsi une injection permanente de carburant pouvant endommager le moteur. 5 Il a donc été proposé d'utiliser des condensateurs à terminaison souple pour remplir cette fonction de protection contre les décharges électrostatiques. Les condensateurs à terminaison souple sont généralement destinés aux applications où une carte électronique comportant de tels condensateurs peut subir une flexion importante. La terminaison souple de ces condensateurs permet, en réduisant les risques de craquelures 10 desdites terminaisons, de réduire le risque de défaillance du condensateur due à un dysfonctionnement électrique. En effet, les craquelures dues aux flexions sont contrôlées de sorte qu'une défaillance de court-circuit qui pourrait endommager la carte électronique est transformée en une défaillance bénigne de circuit ouvert. Or, de tels condensateurs à terminaison souple sont très coûteux, et les 15 circuits électroniques des véhicules automobiles en contiennent généralement une pluralité, de sorte que le coût de maintenance de ces condensateurs à terminaison souple constitue des dépenses importantes dans le domaine automobile. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif peu coûteux permettant l'utilisation de condensateurs de protection « ESD » classiques peu coûteux, 20 tout en évitant la perte des fonctions principales associées à ces condensateurs de protection « ESD » en cas de court-circuit de ces derniers, et par conséquent, en évitant des risques de détérioration de l'unité de commande électronique ou des actuateurs. Selon l'invention ce but est atteint grâce à dispositif de protection, caractérisé en ce qu'il comporte : 25 - un condensateur de protection « ESD » ; et - une piste fusible reliée à l'une des électrodes du condensateur de protection « ESD » et configurée pour fondre lorsqu'elle est soumise à une surintensité de sorte à créer un circuit ouvert. Ainsi, en cas de décharge électrostatique, si le condensateur de 30 protection « ESD » est endommagé de sorte à devenir toujours passant, la mise en court-circuit du condensateur de protection « ESD » est évitée par la présence de la piste fusible et la fonction principale en sortie de l'unité de commande électronique est encore assurée. En effet, la piste fusible est dimensionnée de telle sorte qu'elle fond lorsqu'elle est soumise à une surintensité de sorte à créer un circuit ouvert, empêchant toute défaillance électronique d'entrainer la perte de la fonction principale en sortie de l'unité de commande électronique et par conséquent d'endommager l'unité de commande électronique et l'actuateur concerné par ladite fonction principale. 3041142 3 La présente invention concerne également une unité de commande électronique comportant au moins un microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, l'unité de commande électronique étant reliée, en entrée, à des capteurs et, en sortie, d'une part à 5 des composants électroniques aptes à exécuter des fonctions principales et, d'autre part, à des actuateurs, cette unité de commande électronique étant remarquable en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de protection selon l'invention disposé en sortie de l'unité de commande électronique, entre cette dernière et le composant électronique assurant la fonction principale de l'actuateur relié à ladite sortie, ledit dispositif de protection étant 10 d'une part relié en à la sortie de l'unité de commande électronique et, d'autre part, relié à la masse. La présente invention concerne encore un procédé de montage d'un dispositif de protection selon l'invention en sortie d'une unité de commande électronique automobile, une telle unité de commande électronique comportant au moins un 15 microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, l'unité de commande électronique étant reliée, en entrée, à des capteurs et, en sortie, d'une part à des composants électroniques aptes à exécuter des fonctions principales et, d'autre part, à des actuateurs, ce procédé comportant une étape dans laquelle : 20 - on place le condensateur de protection « ESD » sur l'une au moins des sorties de l'unité de commande électronique, entre ladite unité de commande électronique et le composant électronique FP assurant la fonction principale de l'actuateur, l'une des électrodes du condensateur de protection « ESD » étant reliée par une piste conductrice à la sortie de l'unité de commande électronique, 25 l'autre électrode étant reliée par une piste conductrice à la masse ; ce procédé étant remarquable en ce qu'il comporte une étape dans laquelle : - on route, sur une portion de piste reliée à l'une des électrodes du condensateur de protection « ESD », la piste fusible configurée pour fondre en circuit ouvert en cas de défaillance électronique. 30 Selon un exemple de réalisation avantageux, on route la piste fusible sur une portion de piste située entre le condensateur de protection « ESD » et la masse. Selon un autre exemple de réalisation, on route la piste fusible sur une portion de piste située entre la sortie de l'unité de commande électronique et le condensateur de protection « ESD », lui-même relié à la masse. 35 D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui suit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 3041142 4 - La figure 1 illustre le schéma connu d'une unité de commande électronique comprenant une sortie reliée à un actuateur, - La figure 2 illustre le schéma d'une unité de commande électronique comprenant une sortie reliée à un actuateur et munie d'un dispositif de 5 protection selon un premier mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 illustrant un autre mode de réalisation du dispositif de protection selon l'invention. Il est noté de façon liminaire que les figures de la présente demande de brevet illustre un montage de type « Low Side » dans lequel la fonction principale est reliée à la 10 masse, mais que la présente invention s'applique de la même manière à un montage de type « High Side », dans lequel la fonction principale est reliée à l'alimentation. Le dispositif de protection 1 selon l'invention comporte : - un condensateur 2 de protection « ESD », par exemple un condensateur céramique connu en soi ; et 15 - une piste fusible 3. La piste fusible 3 est reliée à l'une des électrodes du condensateur 2 de protection « ESD » et est configurée pour fondre lorsqu'elle est soumise à une surintensité, créant ainsi un circuit ouvert. Le dimensionnement de cette piste fusible est déterminé en fonction de la 20 valeur de courant de court-circuit à couper. La piste fusible 3 ainsi caractérisée fond en circuit ouvert lorsqu'elle est soumise à un courant supérieur à un courant de seuil spécifié en fonction de la charge à commuter, constituant ainsi une protection contre la perte de la fonction principale en sortie S de l'unité de commande électronique ECU en cas de mise en court-circuit des 25 condensateurs 2 de protection « ESD ». L'unité de commande électronique ECU comporte, de manière connue en soi, au moins un microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur. En entrée, l'unité de commande électronique ECU est reliée à des capteurs. 30 En sortie S, l'unité de commande électronique est reliée : - d'une part, à des composants électroniques FP aptes à exécuter des fonctions principales, et - d'autre part, à des actuateurs A. Selon l'invention, l'unité de commande électronique ECU comporte au moins 35 un dispositif de protection 1 disposé en sortie S de l'unité de commande électronique ECU, entre cette dernière et le composant électronique FP assurant la fonction principale de l'actuateur A relié à ladite sortie S, ledit dispositif de protection 1 3041142 5 étant d'une part relié en à la sortie S de l'unité de commande électronique ECU et, d'autre part, relié à la masse M. Selon le procédé de l'invention : - on place le condensateur 2 de protection « ESD » sur l'une au moins des 5 sorties S de l'unité de commande électronique ECU, entre ladite unité de commande électronique ECU et le composant électronique FP assurant la fonction principale de l'actuateur A, l'une des électrodes du condensateur 2 de protection « ESD » étant reliée par une piste conductrice à la sortie S de l'unité de commande électronique ECU, l'autre électrode étant reliée par une piste 10 conductrice à la masse M ; - on route, sur une portion de piste reliée à l'une des électrodes du condensateur 2 de protection « ESD », la piste fusible 3 configurée pour fondre en circuit ouvert en cas de défaillance électronique. Pour des raisons de simplification et pour une meilleure compréhension de 15 l'invention, l'unité de commande électronique ECU selon l'invention illustrée aux figures 2 et 3 comporte une unique sortie S, relié à un unique actuateur A. Toutefois, une unité de commande électronique automobile comporte une pluralité de sorties reliées, chacune, à un actuateur. Un dispositif de protection 1 selon l'invention peut ainsi être monté sur chacune des sorties de l'unité de commande électronique ECU. 20 Selon l'exemple de réalisation illustré à la figure 2, la piste fusible 3 est routée sur une portion de piste située entre le condensateur 2 de protection « ESD » et la masse M. Selon un autre exemple de réalisation illustré à la figure 3, la piste fusible 3 est routée sur une portion de piste située entre la sortie S de l'unité de commande 25 électronique ECU et le condensateur 2 de protection « ESD », lui-même relié à la masse M. Ainsi, dans le cas d'une défaillance électronique entrainant la mise en court-circuit du condensateur 2 de protection « ESD » rendant ce dernier toujours passant, la piste fusible 3 est configurée pour fondre de sorte à créer un circuit ouvert, constituant 30 ainsi une protection contre la perte de la fonction principale lié à ce condensateur 2 de protection « ESD » et, par conséquent, une protection pour l'unité de commande électronique ECU ou de l'actuateur A associé à ladite fonction principale. REVENDICATIONS1. Dispositif de protection (1) contre la perte des fonctions principales en sortie d'une unité de commande électronique (ECU), caractérisé en ce qu'il comporte : - un condensateur (2) de protection « ESD » ; et - une piste fusible (3) reliée à l'une des électrodes du condensateur (2) de protection « ESD » et configurée pour fondre lorsqu'elle est soumise à une surintensité de sorte à créer un circuit ouvert. 2. Unité de commande électronique (ECU) comportant au moins un microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, l'unité de commande électronique (ECU) étant reliée, en entrée, à des capteurs et, en sortie, d'une part à des composants électroniques (FP) aptes à exécuter des fonctions principales et, d'autre part, à des actuateurs (A), cette unité de commande électronique (ECU) étant caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de protection (1) réalisé selon la revendication 1, et disposé en sortie (S) de l'unité de commande électronique (ECU), entre cette dernière et le composant électronique (FP) assurant la fonction principale de l'actuateur (A) relié à ladite sortie (S), ledit dispositif de protection (1) étant d'une part relié en à la sortie (S) de l'unité de commande électronique (ECU) et, d'autre part, relié à la masse (M). 3. Procédé de montage d'un dispositif de protection (1) selon la revendication 1, en sortie d'une unité de commande électronique (ECU) automobile, une telle unité de commande électronique (ECU) comportant au moins un microprocesseur et une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, l'unité de commande électronique (ECU) étant reliée, en entrée, à des capteurs et, en sortie, d'une part à des composants électroniques aptes à exécuter des fonctions principales et, d'autre part, à des actuateurs (A), ce procédé comportant une étape dans laquelle : - on place le condensateur (2) de protection « ESD » sur l'une au moins des sorties (S) de l'unité de commande électronique (ECU), entre ladite unité de commande électronique et le composant électronique (FP) assurant la fonction principale de l'actuateur (A), l'une des électrodes du condensateur (2) de protection « ESD » étant reliée par une piste conductrice à la sortie (S) de l'unité de commande électronique, l'autre électrode étant reliée par une piste conductrice à la masse (M) ; ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte une étape dans laquelle : 3041142 7 - on route, sur une portion de piste reliée à l'une des électrodes du condensateur (2) de protection « ESD », la piste fusible (3) configurée pour fondre en circuit ouvert en cas de défaillance électronique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on route la piste 5 fusible (3) sur une portion de piste située entre le condensateur (2) de protection « ESD » et la masse (M). 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on route la piste fusible (3) sur une portion de piste située entre la sortie (S) de l'unité de commande électronique (ECU) et le condensateur (2) de protection « ESD », lui-même relié à la 10 masse (M).