Brevet FR3114390A1 — publié le 20220325

Procédé, pour un système (9) comprenant au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température composant (4-6) associé audit au moins un composant électronique (1-3) et au moins un capteur de température ambiance (4-7), de calibrage dudit au moins un capteur de température composant (4-6), comprenant les étapes suivantes : - avant ou au démarrage du système (9), mesure des températures dudit au moins un capteur de température composant (4-6) et dudit au moins un capteur de température ambiance (4-7), - détermination d’une température de référence à partir des températures mesurées, - calcul, pour chaque capteur de température composant (4-6), d’un offset tel que la mesure de température du capteur de température composant (4-6), corrigée de l’offset, égale la température de référence, - correction par application de l’offset à chaque mesure de température ultérieure. Figure d’abrégé : Figure 1 Procédé de calibrage de capteur de température L’invention concerne le domaine des composants électroniques et plus particulièrement les outils de diagnostic (thermique, court-circuit) intégrés à de tels composants électroniques. Il est connu, dans un composant électronique : pont en H, ASIC acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit, littéralement « circuit intégré propre à une application », ou autre d’intégrer au moins un dispositif de détection de court-circuit et/ou au moins un capteur de température afin de réaliser une surveillance du composant électronique, durant son fonctionnement. Un problème qui se pose, est la répétabilité ou précision absolue du ou des capteurs de température. En effet, un tel capteur de température est soumis à des amplitudes de température importantes et il est difficile de garantir la valeur exacte d’une mesure de température. Aussi, si une telle mesure de température est utilisée pour réaliser un diagnostic de défaillance, le risque est présent d’une fausse détection (détection alors qu’il n’y a pas de défaillance) ou d’une absence de détection (pas de détection alors qu’il y a défaillance), les deux étant préjudiciables. Aussi, l’invention propose un procédé de calibrage des capteurs de température réalisable à chaque démarrage du système contenant le composant électronique. Pour cela, l’invention a pour objet un procédé, pour un système comprenant au moins un composant électronique, au moins un capteur de température composant associé audit au moins un composant électronique et au moins un capteur de température ambiance, de calibrage dudit au moins un capteur de température composant, comprenant les étapes suivantes : avant ou au démarrage du système, mesure des température dudit au moins un capteur de température composant et dudit au moins un capteur de température ambiance, détermination d’une température de référence à partir des températures mesurées, calcul, pour chaque capteur de température composant d’un offset tel que la mesure de température du capteur de température composant, corrigée de l’offset, égale la température de référence, correction par application de l’offset à chaque mesure de température ultérieure. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - la température de référence est une grandeur statistique obtenue à partir des températures mesurées, parmi le mode, la moyenne, la médiane ou autre, préférentiellement le mode, - une alarme « capteur de température dégradé » est émise si la valeur absolue de l’offset est supérieure à un seuil, préférentiellement égal à 15°C, - le procédé comprend encore les étapes suivantes, pour chaque composant électronique, un modèle thermique étant associé au composant électronique apte à estimer une température estimée du composant électronique en fonction d’une tension et d’un courant : démarrage du composant électronique et mesure de la tension et du courant à ses bornes, détermination de la température estimée au moyen du modèle thermique, calcul, pour le composant électronique, d’un coefficient de linéarité tel que la mesure de température du capteur de température composant corrigée de l’offset et multipliée par le coefficient de linéarité égale la température estimée, correction par application du coefficient de linéarité à chaque mesure de température ultérieure, - une alarme « capteur de température dégradé » est émise si la valeur absolue du coefficient de linéarité est supérieure à un seuil. Selon un deuxième aspect de l’invention, un procédé, pour un système comprenant au moins un composant électronique, au moins un capteur de température composant associé audit au moins un composant électronique, au moins un capteur de température ambiance et au moins un modèle thermique associé audit au moins un composant électronique, de surveillance thermique dudit au moins un composant électronique, comprenant les étapes suivantes : calibrage, mesures régulières de température au moyen dudit au moins un capteur de température composant associé, déclenchement d’une mise en sécurité du composant électronique en cas de dépassement d’une température haute. Selon un troisième aspect de l’invention, un procédé, pour un système comprenant au moins un composant électronique, au moins un capteur de température composant associé audit au moins un composant électronique, au moins un capteur de température ambiance et au moins un modèle thermique associé audit au moins un composant électronique, de détection d’un court-circuit résistif au sein dudit au moins un composant électronique, comprenant les étapes suivantes : calibrage, mesures régulières de température au moyen dudit au moins un capteur de température composant associé, un échauffement selon une pente supérieure à un seuil étant indicatif d’un court-circuit résistif. Selon un quatrième aspect de l’invention, ASIC comprenant au moins un capteur de température composant, au moins un capteur de température ambiance et au moins un modèle thermique, et implémentant un tel procédé. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : illustre un exemple de système comprenant trois composants électroniques chacun équipé d’un capteur de température composant et un capteur de température ambiante, illustre un modèle thermique. En référence à la , un système 9 comprend au moins un composant électronique 1-3. Ce composant électronique 1-3 peut être équipé d’au moins un capteur de température 4-6. Ledit capteur de température 4-6 peut être associé au composant électronique 1-3 en ce qu’il est disposé à proximité de ce dernier, par exemple sur le même circuit imprimé ou encore dans un même boîtier. Un tel capteur de température 4-6, en ce qu’il est associé à un composant électronique 1-3 est nommé capteur de température « composant ». Un ou plusieurs capteurs de température 4-6 peuvent être associés/intégrés avec un même composant électronique 1-3 ou un unique capteur de température 4-6 peut être indicatif de la température de plusieurs composants électronique 1-3, pour peu qu’ils partagent les mêmes conditions thermiques. Le procédé de l’invention nécessite au moins deux capteurs de température. Aussi le système 9 comprend encore au moins un capteur de température 7 supplémentaire. Ce capteur de température supplémentaire est génériquement désigné capteur de température « ambiance ». Ce capteur de température ambiance peut être un capteur dédié, disposé dans le système 9 sans être particulièrement associé à un composant électronique 1-3. Avantageusement, un capteur de température composant 4-6, associé à un autre composant électronique 1-3, peut faire fonction de capteur de température supplémentaire, dans la mesure où le système 9 comprend au moins deux composants électroniques 1-3. Le principe de l’invention est que la température mesurée par un capteur de température 4-7 est précise relativement mais peut voir sa référence absolue et sa linéarité varier dans le temps. Aussi, l’idée de base de l’invention est de mesurer la température comparative d’au moins deux capteurs de température 4-7 dans un état où cette température peut être estimée. Aussi, selon une caractéristique de l’invention, au moins deux capteurs de température, soit au moins un capteur de température composant 4-6 associé à un composant électronique courant, et un capteur de température ambiance 4-7, éventuellement associé à un autre composant électronique 1-3 et confondu avec un capteur de température composant 4-6, montés suffisamment proches, soit typiquement dans un même système 9, de telle manière à ce qu’ils mesurent des températures théoriquement identiques, sont mesurés dans un état où ces températures sont supposées au moins partiellement connues. Un état particulier qu’il est aisé de reproduire est l’état où le système 9 et tous ses composants électroniques sont au repos, soit avant leur utilisation, avant le démarrage et avant tout échauffement. Dans cet état, les mesures de température des différents capteurs de température sont censées être toutes identiques. Aussi toutes les différences de mesures peuvent être supprimées. La seule question est de déterminer une température de référence Tref à partir des différentes températures mesurées. Avantageusement, la température de référence Tref est statistiquement le mode parmi les températures mesurées. Le mode est la température majoritaire parmi les températures mesurées. Le mode est statistiquement d’autant mieux défini que l’on dispose de nombreux capteurs de température 4-7. Aussi, l’invention fonctionne avec au moins deux capteurs de température 4-7, mais elle fonctionne d’autant mieux que le nombre de capteurs de température augmente. Ainsi, par exemple, si l’on dispose de cinq capteurs de température 4-7, un premier capteur de température mesurant une température T1 de 20°C, trois capteurs de température mesurant une température T2 de 22°C et un cinquième capteur de température mesurant une température T3 de 25°C, le mode est clairement T2 avec une température de référence Tref de 22°C, le premier capteur de température est supposé décalé vers le bas tandis que le cinquième capteur de température est supposé décalé vers le haut. Ici le mode peut être remplacé par toute autre mesure statistique permettant, à partir des mesures des différents capteurs de température de déterminer une température de référence Tref significative : moyenne, médiane ou autre. L’invention concerne un procédé, pour un système 9 comprenant au moins un composant électronique 1-3, au moins un capteur de température composant 4-6 associé audit au moins un composant électronique 1-3 et au moins un capteur de température ambiance 4-7, de calibrage dudit au moins un capteur de température composant 4-6. Ce procédé comprend les étapes suivantes : - avant ou au démarrage du système 9, mesure des températures dudit au moins un capteur de température composant 4-6 et dudit au moins un capteur de température ambiance 4-7, - détermination d’une température de référence à partir des températures mesurées, - calcul pour chaque capteur de température composant 4-6 d’un offset, signifiant un valeur de décalage ou tension de décalage dans la suite de la description, tel que la mesure de température du capteur de température composant 4-6, corrigée de l’offset, égale la température de référence, - correction par application de l’offset à chaque mesure de température ultérieure. Ainsi, si l’on reprend l’exemple précédent, avec les cinq températures T1, T2 et T3, la température de référence Tref est ici le mode et est égale à la température T2, soit 22°C. Le premier capteur de température est assorti d’un offset O1, tel que T1+O1=Tref, soit de O1=2°C. Les deuxième, troisième et quatrième capteurs de température sont assortis d’un offset O2=O3=O4 nul, puisque ces capteurs sont déjà à la température de référence. Le cinquième capteur de température est assorti d’un offset O5, tel que T5+O5=Tref, soit de O5=-3°C. Ensuite, chaque mesure ultérieure, est corrigée par application de son offset. Les mesures de températures, la détermination d’une température de référence Tref, le calcul des offsets O1-O5, leur mémorisation et application aux mesures ultérieures, sont typiquement réalisés par une unité de traitement 8 qui met en œuvre le ou les différents procédés. Ainsi, même si les capteurs de température composant 4-6 utilisés présentent une dérive dans le temps, la possibilité de réaliser un tel calibrage à chaque démarrage permet de compenser cette dérive dans une part importante. Si un offset, tel que précédemment déterminé, est trop important, soit supérieur à +/-15°C, il peut être considéré que le capteur de température composant 4-6 associé est défaillant. Aussi, dans ce cas, une alarme « capteur de température », indiquant avantageusement le capteur de température concerné, est émise. Selon une autre caractéristique, il peut être choisi de ne plus appliquer de correction pour les mesures ultérieures dans ce cas. L’offset vise à corriger une erreur de référence absolue d’un capteur de température. Il est encore avantageux de corriger un défaut de linéarité. Un modèle thermique M est associé à chaque composant électronique 1-3. Ce modèle thermique M est apte à estimer une température estimée du composant électronique 1-3 en fonction d’une tension V et d’un courant I. Le modèle M se présente sous forme d’une fonction des deux variables tension V et courant I produisant une température T estimée, selon la formule T = M (V, I). Un tel modèle peut être établi théoriquement ou empiriquement. Selon un mode de réalisation, illustré à la , le modèle thermique M comprend une fonction F calculant, en fonction de la tension V et du courant I, un échauffement ΔT. Cette fonction dépend du type de composant. Le modèle thermique M reçoit encore en entrée la température initiale Ti du composant électronique 1-3, soit typiquement la température de référence. Le modèle thermique ajoute à la température initiale Ti l’échauffement ΔT pour obtenir la température estimée Te. Le modèle thermique M est implémenté sous forme d’une fonction, par exemple polynomiale, recalculée pour chaque couple V, I, sous forme d’une table pré-calculée, afin de pouvoir être implantée par une mémoire, sous forme d’une abaque ou tout autre forme adaptée à sa mise en œuvre opérationnelle. Un modèle thermique M peut être déterminé pour un type de composant ou encore personnalisé pour chaque composant individuellement. Aussi, selon une autre caractéristique, le procédé de calibrage peut encore comprendre les étapes suivantes, pour chaque composant électronique 1-3. Une première étape consiste à démarrer le composant électronique 1-3 et à mesurer la tension V et le courant I à ses bornes. Ceci est typiquement réalisé par des moyens de mesures intégrés au composant électronique 1-3. A défaut, pour un composant électronique ne comportant pas de tels moyens, des moyens de mesure externe peuvent être utilisés. Une deuxième étape consiste à déterminer une température estimée, au moyen du modèle thermique M, appliqué aux valeurs de tension V et de courant I mesurées. Cette température estimée est comparée avec la température mesurée par le capteur de température composant du même composant électronique 1-3, le cas échéant corrigée par addition de l’offset. Au cours d’une troisième étape, il est calculé, associé à chaque composant électronique 1-3, un coefficient de linéarité, tel que la mesure de température du capteur de température composant 4-6 corrigée du premier offset et multipliée par le coefficient de linéarité égale la température estimée. Une fois déterminé ce coefficient de linéarité, toutes les mesure de température ultérieures peuvent être corrigées par application multiplicative du coefficient de linéarité. A l’instar de la première correction au moyen de l’ offset, si le coefficient de linéarité est trop éloigné de l’unité, il peut être considéré que le capteur de température composant 4-6 associé est défaillant. Aussi, dans ce cas, une alarme « capteur de température », indiquant avantageusement le capteur de température concerné, est émise. Cette alarme peut ou non être distinguée de la première alarme, associée à l’offset. Selon une autre caractéristique, il peut être choisi de ne plus appliquer de correction pour les mesures ultérieures dans ce cas. Le calibrage précédemment décrit peut être appliqué à la surveillance thermique d’au moins un composant électronique 1-3, pour peu qu’il soit équipé d’au moins un capteur de température composant 4-6 et que le système 9 comprenne au moins un capteur de température ambiance 4-7 et qu’il lui soit associé un modèle thermique M. Un procédé de surveillance thermique d’un composant électronique 1-3 se trouve nettement amélioré, robustifié, si les capteurs de température composant 4-6 sont précis grâce à un procédé de calibrage, tel que décrit précédemment. Il est alors possible de réaliser des mesures régulières de température au moyen d’au moins un des capteurs de température composant 4-6 ainsi calibré. La précision du ou des capteurs de température composant 4-6 étant améliorée par le calibrage, la précision du diagnostic est d’autant améliorée. Aussi, il peut, avec une meilleure confiance, être déclenché une mise en sécurité du composant électronique 1-3 en cas de dépassement d’une température haute. De manière similaire, une détection de court-circuit résistif au sein d’un composant électronique 1-3 équipé d’au moins un capteur de température composant 4-6, ayant un modèle thermique M associé et le système 9 comprenant au moins un capteur de température ambiance 4-7, peut être améliorée par un tel calibrage . Une détection d’un court-circuit résistif se base sur la détection d’un échauffement progressif selon une pente supérieure à un seuil donné, correspondant typiquement à l’échauffement propre du composant lors de son fonctionnement. Aussi un procédé de détection d’un court-circuit résistif comprend les étapes de calibrage afin d’améliorer la précision du diagnostic, mesures régulières de température au moyen d’au moins un des capteurs de température composant 4-6, détermination d’un court-circuit résistif par observation d’un échauffement selon une pente supérieure à un seuil. L’invention concerne encore un ASIC comprenant au moins un capteur de température composant 4-6, au moins un capteur de température ambiance 4-7 et au moins un modèle thermique M, et implémentant l’un des procédés de calibrage, de surveillance thermique et/ou de détection d’un court-circuit résistif. L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. 1-3 : composant électronique, 4-7 : capteur de température, 8 : unité de traitement, 9 : système, I : courant, F : fonction thermique, M : modèle thermique, Tref, Ti, Te : température, V : tension. Procédé, pour un système (9) comprenant au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température composant (4-6) associé audit au moins un composant électronique (1-3) et au moins un capteur de température ambiance (4-7), de calibrage dudit au moins un capteur de température composant (4-6), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - avant ou au démarrage du système (9), mesure des températures dudit au moins un capteur de température composant (4-6) et dudit au moins un capteur de température ambiance (4-7), - détermination d’une température de référence à partir des températures mesurées, - calcul, pour chaque capteur de température composant (4-6), d’un offset tel que la mesure de température du capteur de température composant (4-6), corrigée de l’offset, égale la température de référence, - correction par application de l’offset à chaque mesure de température ultérieure. Procédé de calibrage selon la revendication précédente, où la température de référence est une grandeur statistique obtenue à partir des températures mesurées.. Procédé de calibrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, où une alarme « capteur de température dégradé » est émise si la valeur absolue de l’offset est supérieure à un seuil, préférentiellement égal à 15°C. Procédé de calibrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant encore les étapes suivantes, pour chaque composant électronique (1-3), un modèle thermique (M) étant associé au composant électronique (1-3) apte à estimer une température estimée du composant électronique (1-3) en fonction d’une tension (V) et d’un courant (I) : - démarrage du composant électronique (1-3) et mesure de la tension (V) et du courant (I) à ses bornes, - détermination de la température estimée au moyen du modèle thermique (M), - calcul, pour le composant électronique (1-3), d’un coefficient de linéarité tel que la mesure de température du capteur de température composant (4-6) corrigée de l’offset et multipliée par le coefficient de linéarité égale la température estimée, - correction par application du coefficient de linéarité à chaque mesure de température ultérieure. Procédé de calibrage selon la revendication précédente, où une alarme « capteur de température dégradé » est émise si la valeur absolue du coefficient de linéarité est supérieure à un seuil. Procédé, pour un système (9) comprenant au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température composant (4-6) associé audit au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température ambiance (4-7) et au moins un modèle thermique (M) associé audit au moins un composant électronique (1-3), de surveillance thermique dudit au moins un composant électronique (1-3), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - calibrage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, - mesures régulières de température au moyen dudit au moins un capteur de température composant (4-6) associé, - déclenchement d’une mise en sécurité du composant électronique (1-3) en cas de dépassement d’une température haute. Procédé, pour un système (9) comprenant au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température composant (4-6) associé audit au moins un composant électronique (1-3), au moins un capteur de température ambiance (4-7) et au moins un modèle thermique (M) associé audit au moins un composant électronique (1-3), de détection d’un court-circuit résistif au sein dudit au moins un composant électronique (1-3), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - calibrage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, - mesures régulières de température au moyen dudit au moins un capteur de température composant (4-6) associé, - un échauffement selon une pente supérieure à un seuil étant indicatif d’un court-circuit résistif. ASIC, comprenant au moins un capteur de température composant (4-6), au moins un capteur de température ambiance (4-7) et au moins un modèle thermique (M), et implémentant un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.