FR3106446A1 - Ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection, l’unité de commande électronique comportant au moins un microprocesseur. L'unité de commande électronique est connectée à une source d’énergie et une masse et comporte une pluralité de dispositifs de protection. Le dispositif de protection comporte : un moyen de mesure du courant pour contrôler le courant des tensions d’alimentation qui entrent et sortent de l’unité de commande électronique, un moyen de traitement d’une défaillance pour vérifier la présence d’un court-circuit franc ou résistif lorsque le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une première valeur de référence prédéterminée, et ouvrir l’entrée ou la sortie correspondant à cette défaillance si le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une deuxième valeur de référence prédéterminée. Figure 1

Description

Ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection. Elle s’applique, en particulier, dans le domaine de l’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 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 comporte des entrées et des sorties.
Lorsque l’on veut sécuriser une unité de commande électronique on peut lui adjoindre un dispositif chargé de déconnecter temporairement sa batterie lorsqu’une surtension ou un court-circuit est détecté dans le réseau. Il est possible aussi de placer en amont de chaque entrée un dispositif chargé d’empêcher temporairement son alimentation lorsque la tension à ses bornes atteint un seuil prédéfini, par exemple pour éviter un éventuel court-circuit ou une éventuelle surconsommation.
Ces solutions ne permettent qu'une alimentation d'un organe électrique en mode "tout ou rien" (alimenté ou non alimenté), alors même qu'une alimentation d'un organe électrique en mode dégradé pourrait, dans certains cas, lui permettre d'assurer au moins partiellement une fonction sans qu'il ne risque d'être endommagé, ou bien d'éviter de mettre en œuvre un scénario sécuritaire comme par exemple l’immobilisation du véhicule.
Présentation de l'invention
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice.
A cet effet, la présente invention vise un ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection, l’unité de commande électronique comportant au moins un microprocesseur, une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, des entrées et des sorties, l'unité de commande électronique est connectée à une source d’énergie et une masse et comporte une pluralité de dispositifs de protection, remarquable en ce qu’au moins un dispositif de protection est disposé entre la source d’énergie et une entrée de l’unité de commande électronique et un dispositif de protection est disposé entre une sortie de l’unité de commande électronique et la masse,
le dispositif de protection comportant:
- un moyen de mesure du courant pour contrôler le courant des tensions d’alimentation qui entrent et sortent de l’unité de commande électronique ,
- un moyen de traitement d’une défaillance pour
- vérifier la présence d’un court-circuit franc ou résistif lorsque le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une première valeur de référence prédéterminée, et
- ouvrir l’entrée ou la sortie correspondant à cette défaillance si le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une deuxième valeur de référence prédéterminée.
Les avantages de cette solution sont :
- la possibilité d'utiliser une partie de la carte même en cas de problème sur une de ses alimentations internes;
- pouvoir faire un test fonctionnel et une sauvegarde même en cas de problème sur les alimentations internes;
- faciliter le diagnostic de la carte;
- éviter que la carte se retrouve en reset général à la suite d’un problème sur une de ses alimentations internes;
- le gain de temps lors du diagnostic de la panne;
- limite les cas d'immobilisation des véhicules.
Lorsque l’unité de commande électronique provoque un problème sur une de ses alimentations (le 5V par exemple), l’alimentation en question va devenir instable, le driver d’alimentation va détecter ce problème et mettre la carte en reset, le dispositif de protection va donc empêcher ce phénomène et pouvoir assurer certaines fonctionnalités de la carte comme la communication.
L’invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Dans un mode de réalisation, le moyen de traitement comporte un comparateur de deux valeurs: la valeur de la mesure du courant issue du moyen de mesure du courant et ladite première valeur de référence prédéterminé.
Dans un mode de réalisation, la deuxième valeur de référence prédéterminée est un pourcentage supérieur compris en 1 et 30% de la première de valeur de référence prédéterminée.
Dans un mode de réalisation, le moyen de traitement est agencé pour générer un message d’alerte en cas de défaillance.
Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure du courant est positionné en interne de l’unité de commande électronique.
Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure du courant est positionné en externe de l’unité de commande électronique.
Brève description des figures
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels:
représente un schéma avec plusieurs dispositifs de protection dans un circuit intégré;
représente un schéma du moyen de mesure du courant;
représente un schéma d’un autre moyen de mesure du courant;
représente sous forme de logigramme des étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif de protection;
représente sous forme de logigramme d’autres étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif de protection;
représente sous forme de logigramme d’autres étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif de protection;
représente sous forme de logigramme d’autres étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif de protection.
La figure 1 représente un schéma avec plusieurs dispositifs de protection dans un circuit intégré. Le circuit est un ASIC pour Application Specific Integrated Circuit en anglais, ou Circuit intégré propre à une application, en français. C’est un circuit intégré qui regroupe sur une même puce toutes les fonctions nécessaires à une application spécifique.
Chaque dispositif de protection se compose d'une lecture de courant, d'un comparateur et d'un système de coupure de ligne.
Le dispositif de protection comporte un moyen de mesure du courant pour contrôler le courant des tensions d’alimentation qui entrent et sortent de l’unité de commande électronique.
Le dispositif de protection comporte aussi un moyen de traitement d’une défaillance pouvant vérifier la présence d’un un court-circuit franc ou résistif lorsque le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une valeur de référence prédéterminée. Pour se faire, le moyen de traitement comporte un comparateur permettant de comparer la valeur de la mesure du courant et la valeur de référence prédéterminée.
Le circuit comporte deux entrées noté A1 et A2. A1 est relié au 5V te A2 est relié au 3,3V.
Voici un exemple de fonctionnement: en cas de fuite entre le 5V, A1 et la masse M1 alors on ouvre le circuit par le dispositif de protection DP situé en amont de la sortie M1.
En cas de fuite entre le 5V, A1 et la masse M2 alors on ouvre le circuit par le dispositif de protection DP situé en amont de la sortie M2.
En cas de fuite entre le 3.3V, A2 et la masse M3 alors on ouvre le circuit par le dispositif de protection DP situé en amont de la sortie M3.
En cas de fuite entre le 5V, A1 et le plan de masse alors on ouvre le dispositif de protection DP situé en aval de l’entrée A1.
En cas de fuite entre le 3.3V et le plan de masse du alors on ouvre le dispositif de protection DP situé en aval de l’entrée A2.
La figure 2 représente un schéma du moyen de mesure du courant.
Le schéma représente une mesure faite en interne de l’ASIC. Dans cet exemple, l’ASIC est l’unité de commande électronique.
Il est visible une alimentation A et une masse M. Le courant passe dans une résistance R et génère une tension aux bornes de celle-ci. La résistance est positionnée à l’intérieur de l’ASIC. Cette tension est amplifiée à l’aide d’un amplificateur opérationnel. La valeur de la tension est envoyée au dispositif de protection. Dans le dispositif de protection par le moyen de traitement, on vient comparer la tension mesurée avec une tension de référence ou également appelé valeur de référence prédéterminée.
Si la tension mesurée est supérieure à la tension de référence alors le moyen de traitement va ouvrir l’interrupteur positionné en série de la résistance.
La figure 3 représente un schéma d’un autre moyen de mesure du courant.
Le schéma représente une mesure faite en externe de l’ASIC.
De la même manière que décrit précédemment, il est visible une alimentation A et une masse M. Le courant passe dans une résistance R et génère une tension aux bornes de celle-ci. La résistance est positionnée à l’extérieur de l’ASIC. Cette tension est amplifiée à l’aide d’un amplificateur opérationnel. La valeur de la tension est envoyée au dispositif de protection. Dans le dispositif de protection par le moyen de traitement, on vient comparer la tension mesurée avec une tension de référence ou également appelé valeur de référence prédéterminée.
Si la tension mesurée est supérieure à la tension de référence alors le moyen de traitement va ouvrir l’interrupteur positionné en série de la résistance.
Les figures 4 à 7 représentent sous forme de logigramme des étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif de protection.
Ce logigramme surveille l’entrée A1 et tous les circuits qui utilisent cette entrée jusqu’à leurs sorties, soit M1, M2 et M3.
La figure 4 montre une flèche qui provient de la mesure du courant de M1. Ensuite, le moyen de traitement compare la valeur de courant de M1 et la première valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non) on passe à l’étape d’une autre mesure de courant, en l’espèce M2. Si la valeur est supérieure (oui), alors on compare la valeur de courant de M1 avec la deuxième valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non), un message d’alerte est envoyé à l’unité de commande électronique en spécifiant la sortie M1 à un défaut. Si la valeur est supérieure (oui), alors on ouvre la ligne par un interrupteur. Suite au deux résultats possibles de la comparaison de la deuxième valeur prédéterminée, on arrive aussi à la mesure de M1.
Dans un exemple, la première valeur est de 10mA, la deuxième valeur est de 12 mA. Dans cet exemple, la deuxième valeur = la première valeur +20% x la première valeur.
La première valeur prédéterminée ou la deuxième valeur prédéterminée est soit calculée, soit simulée, soit donnée dans en fonction du circuit.
La figure 5 montre une flèche qui provient de la mesure du courant de M2. Ensuite, le moyen de traitement compare la valeur de courant de M2 et la première valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non) on passe à l’étape d’une autre mesure de courant, en l’espèce M3. Si la valeur est supérieure (oui), alors on compare la valeur de courant de M2 avec la deuxième valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non), un message d’alerte est envoyé à l’unité de commande électronique en spécifiant la sortie M2 à un défaut. Si la valeur est supérieure (oui), alors on ouvre la ligne par un interrupteur. Suite au deux résultats possibles de la comparaison de la deuxième valeur prédéterminée, on arrive aussi à la mesure de M2.
La figure 6 montre une flèche qui provient de la mesure du courant de M3. Ensuite, le moyen de traitement compare la valeur de courant de M3 et la première valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non) on passe à l’étape d’une autre mesure de courant, en l’espèce A1. Si la valeur est supérieure (oui), alors on compare la valeur de courant de M3 avec la deuxième valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non), un message d’alerte est envoyé à l’unité de commande électronique en spécifiant la sortie M3 à un défaut. Si la valeur est supérieure (oui), alors on ouvre la ligne par un interrupteur. Suite au deux résultats possibles de la comparaison de la deuxième valeur prédéterminée, on arrive aussi à la mesure de A1.
L’étape suivante consiste à calculer le courant total consommé, soit la somme du courant M1, M2 et M3.
La figure 7 montre une flèche qui provient du calcul du courant total. Ensuite, le moyen de traitement compare si le courant total est égal au courant de l’entrée A1. Si la valeur est égale (oui) alors c’est la fin de ces étapes. Si la valeur n’est pas égale (non), le moyen de traitement compare le courant de A1 avec une troisième valeur prédéterminée. La troisième valeur prédéterminée est la spécification du courant en entrée de A1. Cette valeur correspond à la valeur maximale consommée par l’entrée A1.
Dans ce cas aussi, la deuxième valeur prédéterminée est égale à la troisième valeur prédéterminée en addition de 20% de la troisième valeur prédéterminée, soit 2e valeur = 3e valeur +20% de la 3e valeur. Dans cet exemple la troisième valeur est égale à 30mA. Et la deuxième valeur est égale à 36mA. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non) on passe à la fin de ces étapes. Si la valeur est supérieure (oui), alors on compare la valeur de courant de A1 avec la deuxième valeur prédéterminée. Si le résultat de la comparaison est inférieur (non), un message d’alerte est envoyé à l’unité de commande électronique en spécifiant la sortie A1 à un défaut. Si la valeur est supérieure (oui), alors on ouvre la ligne par un interrupteur. Suite au deux résultats possibles de la comparaison de la deuxième valeur prédéterminée, on arrive à la fin de ces étapes.

Claims (6)

  1. Ensemble d’une unité de commande électronique et d’un dispositif de protection, l’unité de commande électronique comportant au moins un microprocesseur, une mémoire de stockage d'un programme informatique apte à être exécuté par ledit microprocesseur, des entrées et des sorties, l'unité de commande électronique est connectée à une source d’énergie et une masse et comporte une pluralité de dispositifs de protection, caractérisé en ce que:
    au moins un dispositif de protection est disposé entre la source d’énergie et une entrée de l’unité de commande électronique et un dispositif de protection est disposé entre une sortie de l’unité de commande électronique et la masse,
    le dispositif de protection comportant:
    - un moyen de mesure du courant pour contrôler le courant des tensions d’alimentation qui entrent et sortent de l’unité de commande électronique ,
    - un moyen de traitement d’une défaillance pour
    - vérifier la présence d’un court-circuit franc ou résistif lorsque le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une première valeur de référence prédéterminée, et
    - ouvrir l’entrée ou la sortie correspondant à cette défaillance si le courant consommé en entrée ou en sortie de l’unité de commande électronique est supérieure ou égale à une deuxième valeur de référence prédéterminée.
  2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moyen de traitement comporte un comparateur de deux valeurs: la valeur de la mesure du courant issue du moyen de mesure du courant et ladite première valeur de référence prédéterminé.
  3. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la deuxième valeur de référence prédéterminée est un pourcentage supérieur compris en 1 et 30% de la première de valeur de référence prédéterminée.
  4. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moyen de traitement est agencé pour générer un message d’alerte en cas de défaillance.
  5. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moyen de mesure du courant est positionné en interne de l’unité de commande électronique.
  6. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moyen de mesure du courant est positionné en externe de l’unité de commande électronique.
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