Brevet FR3101424A1 — publié le 20210402

Un circuit (31) de détection de courants de fuite peut être couplé, via des bornes d’entrée (314,315), en parallèle avec un élément de commutation ayant un premier et un second transistors MOSFET qui sont montés en série et tête-bêche, et comprend un premier sous-circuit (310,311,312,D1) ainsi qu’un second sous-circuit (320,321,322,D2) pour détecter un courant de fuite dans le premier transistor MOSFET et dans le second transistor MOSFET, respectivement, lorsque l’élément de commutation est commandé pour être dans un état non-passant. Le premier sous-circuit et le second sous-circuit sont séparés et indépendants l’un de l’autre. On peut ainsi détecter un éventuel courant de fuite dans les deux sens possibles à travers l’élément de commutation, et celui-ci peut alors respecter une contrainte de type ASIL D. F igure pour l’abrégé : f ig ure 3 Module de test de courants de fuite dans un circuit d’inhibition, système embarqué les comprenant, et véhicule automobile l’incorporant La présente invention se rapporte de manière générale à la sécurité fonctionnelle et à la fiabilité des systèmes électriques et électroniques embarqués dans les véhicules automobiles, et notamment à la sécurité par interruption d’alimentation électrique de ces systèmes. Elle concerne plus particulièrement un module de test de courants de fuite dans un circuit d’inhibition (« muting » en anglais) pour véhicule automobile, ainsi qu’un système embarqué dans un véhicule automobile qui comprend un tel circuit et un tel module de test, et qu’un véhicule l’incorporant. Etat de la technique La sécurité fonctionnelle et la fiabilité des systèmes dans les véhicules automobiles, et notamment les systèmes d’aide à la conduite (aussi appelés ADAS, de l’anglais « Advanced Driver Assistance Systems ») est un problème complexe. En cas d’accident, en effet, la responsabilité juridique du constructeur peut être directement engagée. Or, la présence de ces systèmes tend à se généraliser dans les véhicules automobiles modernes, ce qui fait de la problématique du respect des objectifs de leur sécurité fonctionnelle et de leur fiabilité de de fonctionnement un enjeu important. La redondance fonctionnelle et la remontée d’informations de diagnostique sont des mesures qui aident à maintenir le système (et donc le véhicule) dans un état sûr (« Safe state » en anglais). Un état sûr est un mode de fonctionnement dans lequel le système (la chaîne de traction par exemple), et donc le véhicule, présentent un niveau de risque acceptable. Concernant la chaîne de traction d’un véhicule électrique ou hybride, par exemple, les états sûrs admissibles sont le fonctionnement nominal ou, en cas de défaillance, la mise du véhicule en roue libre (avec un voyant allumé au tableau de bord pour prévenir le conducteur) ou encore le maintien du véhicule à l'arrêt (interdiction de démarrer) s'il était déjà dans cette configuration. L'interdiction de démarrage (pas de commande de couple au niveau de l’onduleur) est applicable lors de la phase de démarrage du véhicule (initialisation des calculateurs et tests préliminaires avant d'autoriser la traction). Dans ce contexte, différentes normes ont vu le jour dont, en 2011, la norme ISO 26262 concernant la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques automobiles, qui est applicable à l’électronique programmable des ADAS. L'application de la norme IS0 26262 pour les systèmes embarqués dans les véhicules automobiles, par exemple, entraîne un fort accroissement des niveaux d'intégrité de sécurité automobile, ou ASIL (de l’anglais « Automotive Safety Integrity Level ») qui sont exigés pour valider les équipements et les fonctions mises en œuvre dans ces systèmes automobiles, dont notamment mais pas uniquement les ADAS. Cette norme impose de nouveaux protocoles d’évaluation de la sécurité des véhicules, qu’ils soient mis au point en Europe ou en Amérique du Nord. Ces équipements et ces fonctions sont cotés selon un niveau d'exigence en matière de sécurité, allant de ASIL A à ASIL D (D étant le niveau le plus critique), selon la Sévérité (S), l'Exposition (E) et la Contrôlabilité (C) de la situation dangereuse ou de l’évènement redouté (ER). En particulier, les dispositifs de coupure (aussi appelés dispositifs d’inhibition) utilisés dans les véhicules pour couper l’alimentation par une batterie, notamment une batterie haute tension (de l’ordre de 400 Volts) fournissant l’énergie de traction à un groupe motopropulseur d’un véhicule électrique ou hybride, par exemple, devront bientôt satisfaire des exigences en matière de sécurité concernant des situations potentiellement à risque de type ASIL D. Ces exigences comprennent la faculté de couper l’alimentation électrique par une batterie en interrompant la circulation du courant dans les deux sens (depuis la batterie, et vers la batterie), afin d’isoler un équipement ou un accessoire considéré comme défectueux. Une solution classique à base de relais présente pour inconvénients un nombre limité de commutations en raison de l’usure progressive des contacts, la nécessité d’une énergie relativement importante pour assurer les commutations, et en outre des problèmes de fiabilité du fait des pièces électromécaniques mises en œuvre dans les relais. C’est pourquoi, pour réaliser la fonction de coupure dans des applications automobiles, on peut utiliser un circuit d’inhibition à base de transistors, comme des transistors MOSFET (de l’anglais « Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor »). Un tel circuit ne présente pas les inconvénients précités des relais. Par contre, les transistors MOSFET peuvent présenter des courants de fuite, qui affectent le pouvoir de coupure du circuit d’inhibition. Un exemple d’élément de commutation auquel le module de détection de courants de fuite peut être appliqué, comprend un premier transistor MOSFET ainsi qu’un second transistor MOSFET montés en série, tête-bêche. Ces deux transistors MOSFET peuvent être commandés ensemble et simultanément par un contrôleur. Ainsi, l’élément de commutation peut assurer la coupure du courant dans les deux sens de circulation possibles à travers l’élément. L’invention propose un circuit de détection de l’existence éventuelle de courants de fuite dans un circuit d’inhibition du type précité, qui est capable de détecter un courant de fuite dans les deux sens de circulation du courant à travers l’élément de commutation, afin pour le circuit d’inhibition de pouvoir satisfaire une contrainte de coupure de type ASIL D. Selon cette contrainte, le dispositif de commande du composant doit permettre de le rendre parfaitement non-passant, nonobstant l’existence éventuelle de courants de fuite dans les transistors MOSFET, quel que soit leur sens, afin de couper en sécurité l’alimentation électrique d’un système électrique ou électronique à fiabiliser. L’existence éventuelle de courants de fuite dans les transistors constitue un risque de dysfonctionnement du circuit d’inhibition, et c’est pourquoi il est souhaitable de la détecter, afin notamment de mettre en œuvre la redondance de sécurité de fonctionnement, et éventuellement de remonter une information correspondante dans le cadre d’une opération de diagnostic. Le document CN108761284 décrit un dispositif de test de fuite de courant au niveau du drain d’un MOSFET, mais n’apporte aucun enseignement utile pour la détection de courants de fuite dans un élément de commutation ayant deux transistors MOSFET montés tête-bêche pour couper le courant dans les deux sens de circulation possible du courant à travers ledit élément. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un diagramme fonctionnel d’un circuit d’inhibition auquel peut être appliqué le module de test de courant de fuite selon des modes de réalisation ; la figure 2 est un diagramme fonctionnel d’un mode de réalisation d’un module de test de courant de fuite adapté pour être appliqué au circuit d’inhibition de la Figure 1 ; la figure 3 est un diagramme détaillé d’un premier sous-circuit du module de test de courant de fuite de la figure 2 ; et, la figure 4 est un diagramme détaillé d’un second sous-circuit du module de test de courant de fuite de la figure 2. Circuit (31) de détection de courant de fuite dans un circuit d’inhibition (1) qui fonctionne par coupure d’alimentation électrique d’un système électrique ou électronique de véhicule automobile et qui comprend au moins un premier élément de commutation (10) adapté pour pouvoir être placé dans un état passant ou dans un état non passant, ledit élément de commutation ayant une première borne (100) et une seconde borne (200) et ayant un premier transistor MOSFET (MT_1A) et un second transistors MOSFET (MT_12) qui sont couplés chacun par leur drain à la première borne et à la seconde borne, respectivement, et qui sont montés en série et tête-bêche pour empêcher chacun le passage de courant dans l’un des deux sens de circulation possible du courant à travers l’élément de commutation lorsque ledit élément de commutation est dans l’état non-passant, ledit circuit de détection de courant de fuite comprenant : - une première borne d’entrée (314) et une seconde borne d’entrée (315) destinées à être couplées à la première borne (100) et à la seconde borne (200), respectivement, de l’élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1) ; - un premier sous-circuit (310,311,312,D1) couplé à la première borne d’entrée et à la seconde borne d’entrée, et adapté pour détecter un éventuel courant de fuite dans le premier transistor MOSFET (MT_1A) de l’élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1) lorsque ledit élément de commutation est commandé pour être dans l’état non-passant ; et, - un second sous-circuit (320,321,322,D2) couplé à la première borne d’entrée et à la seconde borne d’entrée, et adapté pour détecter un éventuel courant de fuite dans le second transistor MOSFET (MT_2A) de l’élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1) lorsque ledit élément de commutation est commandé pour être dans l’état non-passant, dans lequel le premier sous-circuit et le second sous-circuit sont séparés et indépendants l’un de l’autre. Circuit de détection de courant de fuite selon la revendication 1, dans lequel le premier sous-circuit (310,311,312,D1) et le second sous-circuit (320,321,322,D2) comprennent, chacun : - un comparateur de tension (310,320) ayant une première entrée recevant une tension de seuil déterminée (Vth_1,Vth_2), une seconde entrée, et une sortie ; - une source de tension isolée (311,321) adaptée pour générer une tension de référence déterminée (Vref_1,Vref_2) lorsqu’elle est activée par un signal de commande (CRTL_PS_1A,CTRL_PS_2A) ; et, - un pont diviseur de tension (312,322) avec une première entrée couplée à la source de tension pour recevoir la tension de référence, avec une seconde entrée couplée à la seconde borne d’entrée (315,325) ou à la première borne d’entrée (314,324), respectivement, du circuit de détection de courants de fuite (31), et avec une sortie (313,323) couplée à la seconde entrée du comparateur ; - une diode (D1,D2) couplant la sortie (313,323) du pont diviseur de tension à la première entrée (314,324) ou à la seconde entrée (315,325), respectivement, du circuit de détection de courants de fuite (31), pour recopier sur ladite sortie la tension sur le drain du premier transistor MOSFET (MT_1A) ou la tension sur le drain du second transistor MOSFET (MT_2A), respectivement, de l’élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1), dans lequel la sortie du comparateur est adaptée pour délivrer au moins un signal de détection (S1A_A,S2A_A) d’un éventuel courant de fuite dans le premier transistor MOSFET (MT_1A) ou dans le second transistor MOSFET (MT_2A), respectivement, de l’élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1), lorsque la source de tension isolée (311,321) est activée par le signal de commande (CRTL_PS_1A,CTRL_PS_2A) alors que l’élément de commutation (10) est commandé pour être dans l’état non-passant. Circuit de détection de courant de fuite selon la revendication 2, dans lequel le premier sous-circuit et le second sous-circuit comprennent chacun au moins un optocoupleur agencé en sortie du comparateur (310,320) pour délivrer le signal de détection (S1A_A,S2A_A). Circuit de détection de courant de fuite selon l’un quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel le pont diviseur de tension (312) du premier sous-circuit et/ou le pont diviseur de tension (322) du second sous-circuit comprennent, chacun, une première résistance (R11) connectée entre la première entrée et la sortie (313,323) dudit pont diviseur de tension, ainsi qu’une seconde résistance (R12) connectée, à travers une diode (D11,D12), entre la sortie (313,323) dudit pont diviseur de tension et la seconde borne d’entrée (315,325) ou la première borne d’entrée (314,324), respectivement, du circuit de détection de courants de fuite (31). Circuit (1) d’inhibition par coupure d’alimentation électrique d’un système électrique ou électronique de véhicule automobile alimenté électriquement par une source d’alimentation électrique, ledit circuit d’inhibition comprenant : - une première borne (100) destinée à être couplée à la source d’alimentation électrique et une seconde borne (200) destinée à être couplée au système ; - au moins un premier élément de commutation (10) à transistors MOSFET agencé entre la première borne et la seconde borne du circuit et adapté pour pouvoir être placé dans un état passant ou dans un état non passant, ledit premier élément de commutation comprenant un premier transistor MOSFET (MT_A1) et un second transistor MOSFET (MT_A2) agencés en série, tête-bêche, entre la première borne (100) et la seconde borne (200) ; - un premier contrôleur (11) adapté pour commander l’état passant ou non passant du premier élément de commutation ; et, - un module (30) détecteur de courants de fuite agencé entre la première borne (100) et la seconde borne (200), et comprenant un premier circuit de détection de courant de fuite (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, couplé par sa première borne d’entrée (314) et par sa seconde borne d’entrée (315) entre la première borne (100) et la seconde borne (200) du circuit d’inhibition (1) en parallèle avec le premier élément de commutation (10), pour détecter un courant de fuite éventuel dans le premier transistor MOSFET (MT_1A) et/ou dans le second transistor MOSFET (MT_2A) dit premier élément de commutation (10) du circuit d’inhibition (1) lorsque ledit premier élément de commutation (10) est commandé pour être dans l’état non-passant. Circuit d’inhibition selon la revendication 5, comprenant en outre : - un second élément de commutation (20) à transistors MOSFET, le premier élément de commutation (10) et ledit second élément de commutation (20) étant agencés en série, tête-bêche, entre la première borne et la seconde borne, ledit second élément de commutation étant adapté pour pouvoir être placé dans un état passant ou dans un état non passant et comprenant un premier transistor MOSFET (MT_1B) et un second transistor MOSFET (MT_2B) agencés en série, tête-bêche, entre la première borne (100) et la seconde borne (200) ; - un second contrôleur (21) électriquement indépendant du premier contrôleur (11) et adapté pour commander l’état passant ou non-passant du second élément de commutation (20), dans lequel le module (30) détecteur de courants de fuite comprend un second circuit de détection de courant de fuite (32) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, couplé par sa première borne d’entrée (324) et par sa seconde borne d’entrée (325) entre la première borne (100) et la seconde borne (200) du circuit d’inhibition (1) en parallèle avec le second élément de commutation (20), pour détecter un courant de fuite éventuel dans le premier transistor MOSFET (MT_1B) et/ou dans le second transistor MOSFET (MT_2B) du second élément de commutation (20) du circuit d’inhibition (1) lorsque ledit second élément de commutation (10) est commandé pour être dans l’état non-passant. Circuit d’inhibition selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel le premier contrôleur (11) et/ou le second contrôleur (21) comprennent chacun une logique de commande (12,22) et un circuit de commande de grille isolé (13,23) agencé entre ladite logique de commande, d’une part, et les grilles de commande des premier et second transistors MOSFET du premier élément de commutation et du second élément de commutation, respectivement, d’autre part. Circuit d’inhibition selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel : - le premier sous-circuit (310,311,312,D1) du premier circuit de détection de courants de fuite (31) du module détecteur de courants de fuite (30) est adapté pour générer : un signal (S1A_A) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le premier transistor (MT_1A) du premier élément de commutation (10), délivré au premier contrôleur (11) ; et, un signal (S1A_B) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le premier transistor (MT_1A) du premier élément de commutation (10), délivré au second contrôleur (21) ; - le second sous-circuit (320,321,322,D2) du premier circuit de détection de courants de fuite (31) du module détecteur de courants de fuite (30) est adapté pour générer : un signal (S2A_A) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le second transistor (MT_2A) du premier élément de commutation (10), délivré au premier contrôleur (11) ; et, un signal (S2A_A) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le second transistor (MT_2A) du premier élément de commutation (10), délivré au second contrôleur (21) ; - le premier sous-circuit (310,311,312,D1) du second circuit de détection de courants de fuite (32) du module détecteur de courants de fuite (30) est adapté pour générer : un signal (S1B_A) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le premier transistor (MT_1B) du second élément de commutation (20), délivré au premier contrôleur (11) ; et, un signal (S1B_B) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le second transistor (MT_1B) du second élément de commutation (20), délivré au second contrôleur (21) ; et, enfin, - le second sous-circuit (320,321,322,D2) du second circuit de détection de courants de fuite (32) du module détecteur de courants de fuite (30) est adapté pour générer : un signal (S2B_A) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le second transistor (MT_2B) du second élément de commutation (20), délivré au premier contrôleur (11) ; et, le signal (S2B_B) de détection d’un courant de fuite éventuel dans le second transistor (MT_2B) du second élément de commutation (20), délivré au second contrôleur (21). Système électrique ou électronique embarqué dans un véhicule automobile, adapté pour être alimenté électriquement par une source d’alimentation électrique, et comprenant un circuit d’inhibition (1) par coupure d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 5 à 8. Véhicule automobile comprenant une source d’alimentation électrique, un système électrique ou électronique alimenté électriquement par ladite source d’alimentation électrique, et un circuit d’inhibition (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8 agencé entre ladite source d’alimentation électrique et ledit système, pour protéger ledit système par coupure d’alimentation électrique.