Brevet FR3054735A1 — publié le 20180202

DISPOSITIF DE PROTECTION ET COMMUTATION ÉLECTRIQUE D'UN ÉQUIPEMENT ÉLECTRONIQUE, À CONTRÔLE DES ÉTATS DE MOYENS DE COMMUTATION L'invention concerne les équipements électroniques qui sont propres à alimenter en courant au moins une charge commandée (ou pilotée), et plus précisément les dispositifs de protection et commutation qui équipent certains de ces équipements électroniques. la Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules (éventuellement de type automobile), certains équipements électroniques, qui alimentent en courant, de façon commandée, au moins une charge commandée (ou pilotée), doivent se protéger contre les courants anormaux induits par cette charge ou par ses lignes de connexion électrique. 15 On entend ici par « courant anormal » un courant de surcharge ou un courant de court-circuit (franc ou impédant) ou encore un courant résultant d'une mauvaise utilisation ou d'une défaillance d'une charge commandée (ou pilotée) ou de l'utilisation d'une charge inadaptée. Cette protection peut, par exemple, se faire au moyen d'un dispositif 20 de protection et commutation installé sur la sortie d'alimentation de l'équipement électronique. Un tel dispositif de protection et commutation comprend généralement des moyens de commutation qui sont propres à être placés dans un premier état dans lequel ils permettent l'alimentation en courant de la 25 charge commandée associée ou dans un second état dans lequel ils interdisent l'alimentation en courant de la charge commandée associée, en fonction de la commande qu'ils reçoivent. Ces moyens de commutation comprennent généralement au moins un composant électronique de puissance « intelligent » (parfois appelé 30 « Smart-Power ») qui, hélas, n'a pas une durée de vie très longue lorsqu'il est placé dans des conditions d'utilisation anormales, c'est-à-dire faisant l'objet de surcharges électriques pendant des durées relativement longues. Cela résulte 3054735 2 principalement du fait qu'un phénomène de fatigue, induit par les longues surcharges, apparait progressivement dans ces composants électroniques de puissance intelligents, et finit par les rendre inopérants, ce qui empêche alors la charge commandée d'assurer sa (ses) fonction(s) y compris lorsque la 5 cause de la surcharge a disparu. Afin d'éviter que le composant électronique de puissance intelligent devienne inopérant trop rapidement, il est possible de lui adjoindre une fonction de diagnostic intégrée et destinée à le placer temporairement dans son second état (non passant) dès qu'une surcharge est détectée. Le replacement dans le premier état (passant) peut ensuite se faire soit automatiquement à réception d'une commande externe ou après un délai prédéfini, soit consécutivement à une intervention manuelle externe (par l'usager ou un technicien dans un service après-vente). Cela permet certes de prolonger la durée de vie du dispositif de protection et commutation, mais à chaque fois que le composant électronique de puissance intelligent est placé dans son second état (non passant), la charge commandée ne peut plus assurer sa (ses) fonction(s) y compris en l'absence de surcharge. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif de protection et commutation, destiné à équiper un équipement électronique propre à alimenter en courant au moins une charge commandée, et comprenant des moyens de commutation propres à être placés dans l'un de premier et second états, dans lesquels respectivement ils permettent et interdisent l'alimentation en courant de la charge commandée, en fonction d'une commande. Ce dispositif de protection et commutation se caractérise par le fait : - que ses moyens de commutation sont propres à délivrer un signal d'alerte en cas de détection d'un courant anormal induit par la charge commandée, et - qu'il comprend également des moyens de contrôle propres à déterminer une valeur d'un paramètre, représentatif d'une perte de fiabilité des moyens de commutation induite par des courants anormaux, en fonction des signaux d'alerte délivrés, et à générer une commande propre à placer 3054735 3 de façon définitive les moyens de commutation dans le second état lorsque cette valeur déterminée est supérieure à un premier seuil. Ainsi, on peut concilier les objectifs de sécurité et de disponibilité de la fonction de l'équipement électronique lorsque la cause de la surcharge a 5 disparu, même après une très longue période de fonctionnement en condition de surcharge. Le dispositif de protection et commutation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 10 - ses moyens de contrôle peuvent être propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, les moyens de commutation dans le second état en cas de confirmation d'un courant anormal, et à générer une commande propre à replacer les moyens de commutation dans le premier état en cas de réception d'un 15 premier signal prédéfini externe à l'équipement électronique ; - en variante, ses moyens de contrôle peuvent être propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, les moyens de commutation dans le second état lorsque la valeur déterminée est supérieure à un deuxième seuil strictement inférieur 20 au premier seuil, et à générer une commande propre à replacer les moyens de commutation dans le premier état en cas de réception d'un premier signal prédéfini externe à l'équipement électronique ; - ses moyens de contrôle peuvent être propres à générer une commande propre à replacer les moyens de commutation dans le premier état une 25 unique fois en l'absence de réception du premier signal mais en cas de réception d'un deuxième signal prédéfini externe à l'équipement électronique ; - ses moyens de contrôle peuvent être propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon non 30 automatique, les moyens de commutation dans le second état lorsque la valeur déterminée est supérieure à un troisième seuil compris entre les premier et deuxième seuils, et à générer une commande propre à replacer les moyens de commutation dans le premier état en cas de 3054735 4 réception d'un troisième signal prédéfini externe à l'équipement électronique ; - ses moyens de contrôle peuvent être propres à comptabiliser une anomalie lorsque les signaux d'alerte délivrés vérifient au moins un critère, et à 5 déterminer la valeur du paramètre en fonction au moins du nombre d'anomalies comptabilisées ; - ses moyens de contrôle peuvent être propres à comptabiliser une anomalie lorsque des signaux d'alerte sont générés de façon continue par les moyens de commutation pendant une première durée choisie, 10 puis, en cas de comptabilisation d'une anomalie, à générer une commande propre à placer temporairement les moyens de commutation dans le second état pendant une deuxième durée choisie, et à générer une nouvelle commande propre à replacer les moyens de commutation dans le premier état à l'expiration de la deuxième durée ; 15 - ses moyens de contrôle peuvent être propres à comptabiliser une anomalie lorsque les signaux d'alerte sont générés de façon continue par les moyens de commutation pendant une première durée choisie qui fait suite à une durée tampon prédéfinie pendant laquelle les moyens de commutation génèrent déjà des signaux d'alerte. 20 L'invention propose également un équipement électronique, propre à alimenter en courant au moins une charge commandée, et comprenant un dispositif de protection et commutation du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un équipement électronique du type de 25 celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un équipement 30 électronique connecté à un moyen d'alimentation et comprenant un exemple de réalisation d'un dispositif de protection et commutation selon l'invention, et 3054735 5 la figure 2 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un exemple d'évolution temporelle de l'état dans lequel sont placés les moyens de commutation d'un dispositif de protection et commutation selon l'invention en présence de courants anormaux et d'un filtrage des signaux d'alerte 5 destiné à déterminer les anomalies qui peuvent être comptabilisées. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de protection et commutation DP destiné à équiper un équipement électronique EE propre à alimenter en courant au moins une charge commandée CC. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que 10 l'équipement électronique EE est un calculateur assurant au moins une fonction lorsqu'il est alimenté en courant. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'équipement électronique. Elle concerne en effet tout type d'équipement électronique devant alimenter en courant au moins une charge commandée (ou pilotée) tout en se protégeant contre les courants anormaux 15 induits par cette charge ou ses lignes de connexion électrique. Il est rappelé que l'on entend ici par « courant anormal » un courant de surcharge ou un courant de court-circuit (franc ou impédant) ou encore un courant résultant d'une mauvaise utilisation ou d'une défaillance d'une charge commandée (ou pilotée) CC ou de l'utilisation d'une charge inadaptée. 20 Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que l'équipement électronique EE fait partie d'un véhicule, éventuellement de type automobile (comme par exemple une voiture). Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. En effet, un équipement électronique EE peut être externe à un système ou bien peut faire partie de 25 n'importe quel système disposant de moyens d'alimentation, et notamment d'un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), d'un appareil électroménager, d'un appareil électronique grand public ou professionnel, d'un bâtiment, ou d'une installation, éventuellement de type industriel. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple 30 d'équipement électronique EE connecté à une charge commandée (ou pilotée) CC et comprenant un exemple de réalisation d'un dispositif de protection et commutation DP selon l'invention. La charge commandée (ou pilotée) CC est alimentée en courant par 3054735 6 l'équipement électronique EE via le dispositif de protection et commutation DP qui est installé sur sa sortie d'alimentation. Il s'agit, par exemple, d'un moteur électrique, ou d'un dispositif d'éclairage interne ou externe d'un véhicule, ou de toute autre charge ou actionneur électrique. 5 On notera que l'équipement électronique EE pourrait alimenter plusieurs (au moins deux) charges commandées (ou pilotées) CC. Comme illustré non limitativement sur la figure 1, un dispositif de protection et commutation DP, selon l'invention, comprend au moins des moyens de commutation MCN et des moyens de contrôle MCT. la Les moyens de commutation MCN sont notamment propres à être placés dans un premier état (passant) el dans lequel ils permettent l'alimentation en courant de la charge commandée CC ou dans un second état (non passant) e2 dans lequel ils interdisent l'alimentation en courant de la charge commandée CC, en fonction d'une commande c0 qu'ils reçoivent. 15 Lorsque l'équipement électronique EE fait partie d'un système (ici un véhicule), son dispositif de protection et commutation DP reçoit cette dernière commande c0 du système, par exemple via un réseau de communication embarqué. On notera que cette commande c0 peut être fournie par un usager du système ou par un autre équipement (ou organe) électronique faisant 20 partie du système. Par ailleurs, cette commande c0 peut être analogique ou numérique. Ces moyens de commutation MCN sont également propres à délivrer un signal d'alerte sa en cas de détection d'un courant anormal induit par la charge commandée CC. 25 Par exemple, les moyens de commutation MCN peuvent comprendre généralement au moins un composant électronique de puissance « intelligent », programmé pour délivrer un signal d'alerte sa chaque fois qu'il détecte un courant anormal induit par la charge commandée CC. Les moyens de contrôle MCT sont propres à déterminer une valeur 30 vp d'un paramètre, qui est représentatif d'une perte de fiabilité des moyens de commutation MCN induite par des courants anormaux, en fonction des signaux d'alerte sa délivrés, et à générer une commande cl qui est propre à placer de façon définitive les moyens de commutation MCN dans le second 3054735 7 état (non passant) e2 lorsque cette valeur déterminée vp est supérieure à un premier seuil s1. Dans ce qui suit la commande cl est appelée, à titre d'exemple, « commande d'inhibition définitive ». Elle peut être analogique ou numérique. 5 Chaque fois que les moyens de commutation MCN sont soumis à un courant anormal pendant une durée relativement longue, ils font l'objet d'une espèce de « stress » qui les fatigue et donc induit une perte de fiabilité. Les moyens de contrôle MCT permettent donc de laisser les moyens de commutation MCN fonctionner normalement tant qu'ils estiment que ces 10 derniers (MCN) demeurent suffisamment fiables pour continuer de fonctionner normalement sans risque de défaillance, c'est-à-dire tant que la valeur déterminée vp est inférieure au premier seuil s1. Ce premier seuil sl peut, par exemple, être prédéfini en fonction d'informations de fiabilité en surcharge du composant électronique de 15 puissance intelligent. Par exemple, les moyens de contrôle MCT peuvent être propres à générer une commande c2 qui est propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, les moyens de commutation MCN dans le second état (non passant) e2 en cas de confirmation d'un courant anormal 20 (ou défaut), comme illustré dans la figure 2). En variante, les moyens de contrôle MCT peuvent être propres à générer une commande c2 qui est propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, les moyens de commutation MCN dans le second état (non passant) e2 lorsque la valeur déterminée vp est supérieure à un deuxième seuil s2 strictement 25 inférieur au premier seuil s1. Dans ces cas, les moyens de contrôle MCT sont propres à générer une commande c3 qui est propre à replacer les moyens de commutation MCN dans le premier état el en cas de réception d'un premier signal ps prédéfini externe à l'équipement électronique EE. Dans ce qui suit la commande c2 est appelée, à titre d'exemple, 30 « commande d'inhibition ré-enclenchable ». Elle peut être analogique ou numérique. De même le premier signal ps peut être analogique ou numérique. Par exemple, le premier signal ps peut être transmis par le système 3054735 8 (ici un véhicule) après qu'un événement soit arrivé en son sein, comme par exemple une mise en veille ou un réveil de l'équipement électronique EE, ou la réception d'une nouvelle commande cO, ou la coupure ou la mise du contact du véhicule. Il est important de noter que ce premier signal ps ne 5 résulte pas d'une opération spécifique et dédiée au ré-enclenchement de la part d'un usager du véhicule ou d'un technicien dans un service après-vente (le ré-enclenchement est en effet automatique). On notera que les moyens de contrôle MCT peuvent être également propres à générer une commande c3 qui est propre à replacer les moyens de 10 commutation MCN dans le premier état el une unique fois en l'absence de réception du premier signal ps mais en cas de réception d'un deuxième signal ds prédéfini externe à l'équipement électronique EE. Dans ce qui suit la commande c3 est appelée, à titre d'exemple, « commande de désinhibition unique ». Elle peut être analogique ou 15 numérique. De même le deuxième signal ps peut être analogique ou numérique. On comprendra qu'en présence de cette dernière option, si le courant anormal persiste ou revient après l'envoi de la commande de désinhibition unique c3 (et donc de replacement des moyens de commutation MCN dans le 20 premier état el ), les moyens de contrôle MCT génèrent de nouveau une commande d'inhibition ré-enclenchable c2 qui place les moyens de commutation MCN dans le second état e2 (dans l'attente de réception d'un premier signal ps). En revanche, si le courant anormal a disparu après l'envoi de la 25 commande de désinhibition unique c3 (et donc après le replacement des moyens de commutation MCN dans le premier état el ), les moyens de contrôle MCT laissent ces derniers (MCN) dans leur premier état el (dans lequel ils sont disponibles pour alimenter la charge commutée CC). Par exemple, le deuxième signal ds peut être transmis par le système 30 (ici un véhicule) après que le conducteur ait mis ou remis le contact (sans nécessairement démarrer le véhicule) ou ait réactivé une commande (par exemple : demande d'extinction, puis de ré-allumage des phares). On notera également que les moyens de contrôle MCT peuvent être 3054735 9 également propres à générer une commande c4 qui est propre à placer, de façon durable mais réversible de façon non automatique, les moyens de commutation MCN dans le second état e2 lorsque la valeur déterminée vp est supérieure à un troisième seuil s3 compris entre les premier sl et deuxième 5 s2 seuils (soit s2 REVENDICATIONS1. Dispositif de protection et commutation (DP) pour un équipement électronique (EE) propre à alimenter en courant au moins une charge commandée (CC), ledit dispositif (DP) comprenant des moyens de commutation (MCN) propres à être placés dans l'un de premier et second états, dans lesquels respectivement ils permettent et interdisent l'alimentation en courant de ladite charge commandée (CC), en fonction d'une commande, la caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation (MCN) sont propres à délivrer un signal d'alerte en cas de détection d'un courant anormal induit par ladite charge commandée (CC), et en ce qu'il comprend en outre des moyens de contrôle (MCT) propres à déterminer une valeur d'un paramètre, représentatif d'une perte de fiabilité desdits moyens de commutation (MCN) 15 induite par des courants anormaux, en fonction desdits signaux d'alerte délivrés, et à générer une commande propre à placer de façon définitive lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit second état lorsque ladite valeur déterminée est supérieure à un premier seuil. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits 20 moyens de contrôle (MCT) sont propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit second état en cas de confirmation d'un courant anormal, et à générer une commande propre à replacer lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit premier état en cas de réception 25 d'un premier signal prédéfini externe audit équipement électronique (EE). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon automatique, lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit second état lorsque ladite valeur 30 déterminée est supérieure à un deuxième seuil strictement inférieur audit premier seuil, et à générer une commande propre à replacer lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit premier état en cas de réception d'un premier signal prédéfini externe audit équipement électronique (EE). 3054735 17 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à générer une commande propre à replacer lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit premier état une unique fois en l'absence de réception dudit premier signal mais en 5 cas de réception d'un deuxième signal prédéfini externe audit équipement électronique (EE). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à générer une commande propre à placer, de façon durable mais réversible de façon non automatique, lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit second état lorsque ladite valeur déterminée est supérieure à un troisième seuil compris entre lesdits premier et deuxième seuils, et à générer une commande propre à replacer lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit premier état en cas de réception d'un troisième signal prédéfini externe audit équipement électronique (EE). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à comptabiliser une anomalie lorsque lesdits signaux d'alerte délivrés vérifient au moins un critère, et à déterminer ladite valeur du paramètre en fonction au moins du nombre d'anomalies comptabilisées. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à comptabiliser une anomalie lorsque des signaux d'alerte sont générés de façon continue par lesdits moyens de commutation (MCN) pendant une première durée choisie, puis, en cas de comptabilisation d'une anomalie, à générer une commande propre à placer temporairement lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit second état pendant une deuxième durée choisie, et à générer une nouvelle commande propre à replacer lesdits moyens de commutation (MCN) dans ledit premier état à l'expiration de ladite deuxième durée. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MCT) sont propres à comptabiliser une anomalie lorsque lesdits signaux d'alerte sont générés de façon continue par lesdits moyens de commutation (MCN) pendant ladite première durée choisie faisant suite à une 3054735 18 durée tampon prédéfinie pendant laquelle lesdits moyens de commutation (MCN) génèrent déjà des signaux d'alerte. 9. Equipement électronique (EE) propre à alimenter en courant au moins une charge commandée (CC), caractérisé en ce qu'il comprend un 5 dispositif de protection et commutation (DP) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un équipement électronique (EE) selon la revendication 9.