WO2019106249A1 - Système à boucle de masse intégrant un dispositif de couplage électrique agissant sur un courant parasite - Google Patents

Système à boucle de masse intégrant un dispositif de couplage électrique agissant sur un courant parasite Download PDF

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WO2019106249A1
WO2019106249A1 PCT/FR2018/052766 FR2018052766W WO2019106249A1 WO 2019106249 A1 WO2019106249 A1 WO 2019106249A1 FR 2018052766 W FR2018052766 W FR 2018052766W WO 2019106249 A1 WO2019106249 A1 WO 2019106249A1
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WO
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electrical
coupling device
parasitic
component
ground
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PCT/FR2018/052766
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Inventor
Marco Klingler
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Psa Automobiles Sa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements

Definitions

  • the invention relates to systems comprising electrical (or electronic) equipment comprising electrical circuits associated with masses participating in a ground loop.
  • Some systems such as certain vehicles (possibly motor vehicles), comprise at least two electrical equipment (or electronics) which each comprise at least one electrical circuit associated with a mass. Note that the latter may possibly be a ground plane forming part of the electrical circuit.
  • the masses associated with the electrical circuits of these electrical equipment are coupled together by at least one electrical wire (possibly the shielding of an electric cable shield) and at least one element which defines a reference ground via a link. mass or at least one parasitic coupling.
  • the aforementioned electrical wire may optionally consist of at least two sub-parts which extend mutually, for example at the level of a splice.
  • parasitic coupling is understood to mean both a parasitic capacitance at low frequencies and an electromagnetic coupling at high frequencies.
  • the possible shielded electrical cable may be, for example and not limited to, an interface LVDS ("Low Voltage Differential Signaling" - or low-voltage differential signaling), or Ethernet.
  • LVDS Low Voltage Differential Signaling
  • Ethernet Ethernet
  • the masses associated with the electrical circuits, the electric wire, the element defining a reference ground, each ground connection and / or each parasitic coupling may constitute respectively parts of a loop. of mass in which circulates a parasitic current having a frequency which can come into resonance with at least one so-called resonance frequency.
  • the circulation of this parasitic current in the ground loop generates radiation that induces electromagnetic disturbances penalizing for certain functions, such as for example the reception of radio waves.
  • the abovementioned resonance frequency can vary according to various parameters of the system in question, such as, for example, the lengths of the electrical wire and the possible electrical connection of mass, the geometrical implantation of the electric wire and the possible electrical connection of mass. , and the dimensions and impedance of the ground loop. Consequently, certain frequency bands (for example critical for the reception of radio waves) can be more or less impacted from one system to another or from a declination of a system to another variation of this same system.
  • a first solution is to install outside the electrical equipment, on existing electrical connections, filtering components such as ferrite cores (inductive and resistive behavior), which allow to slightly shift the frequency of resonance and reduce the amplitude of the parasitic current.
  • filtering components such as ferrite cores (inductive and resistive behavior)
  • the efficiency of this first solution is limited to a frequency band which is relatively narrow and depends on the characteristics of the ferrite core, and therefore when there are several resonance frequencies, it is necessary to associate several ferrite cores features to cover a wide frequency band.
  • this first solution can sometimes be difficult to integrate into a system because of the size of the ferrite core (s) and the method implemented for this integration.
  • a second solution is to install outside the electrical equipment wire elements adapting the impedance according to their length, and often called "stubs". This makes it possible to shift each resonant frequency of the ground loop but without reducing parasitic current intensities due to the absence of electrical energy consumption.
  • the length of the impedance matching wire depends on the architecture of the ground network and the resonant frequencies of the ground loop.
  • acting on all the resonance frequencies simultaneously, without discrimination, can induce a simple transposition of the perturbation problem and thus the appearance of new resonance frequencies in another frequency band.
  • this second solution is mainly based on an electromagnetic effect which is sensitive to the environment of the impedance matching wire, which makes it very dependent on its environment, and in particular on the distance separating the wire from Impedance matching of neighboring conductors, which frequently varies from one electrical architecture to another and from one system to another.
  • a third solution is to install electrical components within the electrical equipment resistive, inductive and / or capacitive. This makes it possible to shift each resonant frequency of the ground loop and to reduce the currents of parasitic currents, but this requires the choice of the values of each of the electrical components added as a function of the electrical architecture of each system considered, which proves difficult to achieve in practice as soon as the number of electrical architecture variants becomes important.
  • these added electrical components modify the electrical behavior of the input / output interfaces of the electrical equipment, which often leads to an adverse modification of other electrical performance or electromagnetic compatibility.
  • the invention is therefore particularly intended to improve the situation.
  • a system comprising at least two electrical equipment (or electronic) each comprising at least one electrical circuit associated with a mass, the masses associated with the electrical circuits being coupled together by at least one electrical wire and to an element.
  • This system is characterized in that it also comprises at least one electrical coupling device interconnecting, via electrical connections, at least two parts of the ground loop in order to induce a shift of the resonance frequency in a band of selected frequencies and / or an attenuation of an intensity of the parasitic current for this resonant frequency.
  • Each electrical coupling device thus participates in the ground loop and thus induces a modification of its characteristics which results in an offset in a selected frequency band of the / each resonant frequency that it presents in its absence and / or by attenuation of the intensity of the parasitic current in its absence for the / each resonant frequency.
  • the system according to the invention may comprise other characteristics that can be taken separately or in combination, and in particular:
  • the (or at least one) electrical coupling device can interconnect, via electrical connections, at least the masses that are associated with the electrical equipment;
  • the (or at least one) electrical coupling device can interconnect, via electrical connections, at least this other element to the mass that is associated with the electrical equipment that is coupled to this other element via parasitic coupling.
  • the (or at least one) electrical coupling device can interconnect, via electrical connections, at least the two elements; each electrical coupling device may comprise at least one linear electrical component and / or at least one non-linear electrical component;
  • each linear electrical component may be selected from a resistive component, an inductive component, and a capacitive component; each nonlinear electrical component may be selected from a varistor and a semiconductor component;
  • the (or at least one) electrical coupling device may comprise at least two electrical components connected in series and / or in parallel;
  • At least one of the electrical circuits of the electrical equipment can be printed on an electronic card
  • FIG. 1 diagrammatically and functionally illustrates a first embodiment of a system according to the invention
  • FIG. 2 diagrammatically and functionally illustrates a second exemplary embodiment of a system according to the invention.
  • FIG. 3 schematically and functionally illustrates a third embodiment of a system according to the invention.
  • the object of the invention is notably to propose a system S comprising at least two electrical (or electronic) equipments EEj comprising electrical circuits CEj associated with masses Mj participating in a ground loop inducing electromagnetic disturbances less troublesome than those of the prior art.
  • the system S is a motor vehicle, such as a car.
  • the invention is not limited to this type of system. It concerns any system comprising electrical equipment comprising electrical circuits associated with masses participating in a ground loop. Therefore, it concerns in particular vehicles (land, sea (or fluvial) or air), satellites, facilities (possibly industrial type), multifunction devices (possibly the general public), and buildings.
  • FIGS. 1-10 Three different exemplary embodiments of an S system according to the invention are diagrammatically and functionally illustrated in FIGS.
  • a system S comprises at least two electrical (or electronic) equipment EEj, at least one first element EM1 defining a first reference ground, and at least one DC electrical coupling device.
  • the first electrical equipment EE1 can be an electronic computer or a radio wave receiver (possibly a car radio), and the second electrical equipment EE2 can be another electronic calculator or a display screen or a sensor or an actuator.
  • the system S comprises first EM1 and second EM2 elements respectively defining two reference masses. But it could comprise a single element defining a reference mass, or more than two elements each defining a reference mass.
  • the first EM1 and second EM2 elements can be two parts of the structure.
  • the first element EM1 may, for example, be a part of the metal frame
  • the second element EM2 may, for example, be the metal cross member which supports in particular the dashboard.
  • Each of the electrical equipment EEj comprises at least one electrical circuit CEj associated with a mass Mj.
  • At least one of the electrical circuits CEj can be printed on an electronic card.
  • the mass Mj associated with an electric circuit CEj may be the mass of the electrical equipment EEj, for example defined on a metal part of its housing, or, as illustrated, may be part of this electrical circuit CEj or of the possible electronic card to which the latter belongs (CEj). In the latter case, the mass Mj may possibly be a ground plane.
  • the masses Mj which are associated with the electrical circuits CEj are coupled to each other by at least one electrical wire BC and to an element EM1 which defines a reference ground via a ground connection LM or at least one parasitic coupling CPk.
  • the electrical wire BC may optionally consist of at least two sub-parts which extend mutually, for example at the level of a splice.
  • the electrical wire BC may be part of a shielding of an electric cable CA coupling between the electrical circuits CEj, as shown without limitation in Figures 1 to 3, or may be part of an unshielded electrical cable and comprising possibly at least one other electric wire for the transport of signals (possibly of power supply).
  • the possible shielded AC electrical cable may constitute, for example and not limited to, an LVDS, Ethernet or A2B® interface. This depends on the functions provided by EEJ electrical equipment.
  • the system S comprises first EM1 and second EM2 elements, the first mass M1 is coupled to the first element EM1 via a mass link LM, and the second mass M2 is coupled to the second element EM2 via a parasitic coupling CP1.
  • the first mass M1 could be coupled to the first element EM1 via a parasitic coupling and / or the second mass M2 could be coupled to the second element EM2 via another mass link.
  • Each possible mass bond LM may, for example, be an electrical wire optionally provided with an insulating sheath, or a small rod metal with screws. It will be noted that this electrical wire may optionally consist of at least two sub-parts which extend mutually, for example at the level of a splice.
  • CP2 (k 2). Therefore, the second mass M2 is coupled to the first element EM1 via the first parasitic coupling CP1, the second element EM2 and the second parasitic coupling CP2.
  • the second electrical equipment EE2 is here "floating" (that is to say that its second mass M2 is not directly connected to that of an element EM1 or EM2).
  • the second electrical equipment EE2 is here floating. Furthermore, there is also a third parasitic coupling CP3 between the first M1 and second M2 masses.
  • the masses Mj (associated respectively with the electrical circuits CEj), the electric wire BC, each element EM1, EM2, each possible mass bond LM and / or each parasitic coupling CPk constitute respectively parts of a ground loop in which circulates a parasitic current entering into resonance with at least one resonant frequency.
  • Each DC electrical coupling device interconnects, via electrical connections LEm, at least two parts of the ground loop in order to induce an offset of the / each resonance frequency in a selected frequency band and / or an attenuation of the parasitic current intensity for the / each resonance frequency.
  • each DC electric coupling device is a user of electric current that participates in the ground loop in order to modify its characteristics and thus shift in a selected frequency band the / each resonance frequency that it presents in its absence and / or attenuate the intensity of the parasitic current in its absence for the / each resonance frequency.
  • the frequency offset is intended to protect as much as possible at least one frequency band to protect.
  • a frequency band to be protected may be a band comprising a radio frequency that has been selected by the user of a radio communication receiver.
  • each resonant frequency either not only induce an offset of the (each) resonant frequency in a frequency band different from the frequency band (s) to be protected, but also an attenuation of the intensity of the parasitic current so that the each) resonant frequency does not disturb the frequency band (s) to be protected.
  • the system S comprises only one DC electrical coupling device. But it could include several (at least two).
  • it could, for example, interconnect three parts of the ground loop via three LEm electrical links.
  • Each electrical connection LEm may be an electrical wire or cable, optionally provided with an insulating sheath, or a welded or screwed metal rod.
  • an electrical coupling device As mentioned above, an electrical coupling device
  • DC can provide at least three different interconnections.
  • the electrical coupling device DC may interconnect, via electrical connections LEm, at least the masses Mj which are associated with the electrical equipment EEj, as illustrated in FIG. 1.
  • the electrical coupling device DC interconnects, via two links. electrical LE1 and LE2, the first M1 and second M2 masses which are respectively associated with the first EE1 and second EE2 electrical equipment.
  • the electrical coupling device DC can interconnect, via electrical connections LEm, at least the second element EM2 to the second mass M2 which is associated with the second electrical equipment EE2 (which is here coupled to the second element EM2 via the first parasitic coupling CP1, and therefore is not connected to the ground connection LM), as illustrated in FIG. 2.
  • the electrical coupling device DC can interconnect, via electrical connections LEm, at least the first EM1 and second EM2 elements, as illustrated in FIG.
  • each DC electrical coupling device may comprise at least one linear electrical component and / or at least one non-linear electrical component.
  • each DC electrical coupling device may comprise one or more electrical components.
  • an electrical coupling device DC comprises at least two electrical components, the latter can be connected in series and / or in parallel.
  • a DC electrical coupling device may optionally be distributed (or distributed) in at least two parts interconnecting possibly different portions of the ground loop.
  • Each linear electrical component may, for example, be selected from a resistive component, an inductive component, and a capacitive component. In general, it is an impedance.
  • Each nonlinear electrical component may, for example, be selected from a varistor and a semiconductor component (such as a diode). But nonlinearity could result from frequency behavior or hysteresis (as in the case of a ferrite core).
  • an electrical coupling device DC may comprise:
  • a varistor connected in series with a capacitor, a varistor mounted in parallel with an inductor.
  • the invention offers several advantages, among which:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Les masses associées aux circuits électriques (CEI, CE2) sont couplées entre elles par au moins un fil électrique (BC) et à un élément (EM1) définissant une masse de référence via une liaison de masse (LM) ou au moins un couplage parasite (CP1, CP2), et les masses associées, le fil électrique (BC), l'élément (EM1), chaque liaison de masse (LM) et/ou chaque couplage parasite (CPk) constituant respectivement des parties d'une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite entrant en résonance avec une fréquence de résonance. Le dispositif de couplage électrique (DC) interconnecte deux parties de la boucle de masse afin d'induire un décalage de la fréquence de résonance et/ou une atténuation de l'intensité du courant parasite.

Description

SYSTÈME À BOUCLE DE MASSE INTÉGRANT UN DISPOSITIF DE COUPLAGE ÉLECTRIQUE AGISSANT SUR UN COURANT PARASITE
L’invention concerne les systèmes comprenant des équipements électriques (ou électroniques) comportant des circuits électriques associés à des masses participant à une boucle de masse.
Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement automobiles), comprennent au moins deux équipements électriques (ou électroniques) qui comportent chacun au moins un circuit électrique associé à une masse. On notera que cette dernière peut éventuellement être un plan de masse faisant partie du circuit électrique.
Il arrive fréquemment que les masses associées aux circuits électriques de ces équipements électriques soient couplées entre elles par au moins un fil électrique (éventuellement le blindage d’un blindage câble électrique) et à au moins un élément qui définit une masse de référence via une liaison de masse ou au moins un couplage parasite. On notera que le fil électrique précité peut être éventuellement constitué d’au moins deux sous- parties qui se prolongent mutuellement, par exemple au niveau d’une épissure.
Dans ce qui suit on entend par « couplage parasite » aussi bien une capacité parasite en basses fréquences qu’un couplage électromagnétique en hautes fréquences.
On notera que l’éventuel câble électrique muni d’un blindage peut constituer, par exemple et non limitativement, une interface LVDS (« Low Voltage Differential Signaling » - signalisation différentielle basse-tension), ou Ethernet.
En présence de l’agencement décrit ci-avant, les masses associées aux circuits électriques, le fil électrique, l’élément définissant une masse de référence, chaque liaison de masse et/ou chaque couplage parasite peuvent constituer respectivement des parties d’une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite ayant une fréquence qui peut entrer en résonance avec au moins une fréquence dite de résonance.
Comme le sait l’homme de l’art, la circulation de ce courant parasite dans la boucle de masse engendre un rayonnement qui induit des perturbations électromagnétiques pénalisantes pour certaines fonctions, comme par exemple la réception d’ondes radioélectriques.
La fréquence de résonance précitée peut varier en fonction de différents paramètres du système considéré, comme par exemple les longueurs du fil électrique et de l’éventuelle liaison électrique de masse, l’implantation géométrique du fil électrique et de l’éventuelle liaison électrique de masse, et les dimensions et l’impédance de la boucle de masse. Par conséquent, certaines bandes de fréquences (par exemple critiques pour la réception d’ondes radioélectriques) peuvent être plus ou moins impactées d’un système à un autre ou d’une déclinaison d’un système à une autre déclinaison de ce même système.
Cet inconvénient s’avère particulièrement ennuyeux lorsqu’il est difficile, voire impossible, de modifier l’environnement d’un équipement électrique, et/ou de déplacer un équipement électrique, et/ou de changer la longueur du fil électrique et/ou d’une liaison électrique de masse, et/ou de modifier une carte électronique. Au moins trois solutions ont été proposées pour diminuer l’influence de la boucle de masse.
Une première solution consiste à installer à l’extérieur des équipements électriques, sur les liaisons électriques existantes, des composants de filtrage comme par exemple des noyaux de ferrite (à comportements inductif et résistif), qui permettent de décaler légèrement la fréquence de résonance et de réduire l’amplitude du courant parasite. Cependant, cela n’induit que des effets inductif et résistif sur le réseau de masse existant, et donc ne permet que des modifications limitées. De plus, l’efficacité de cette première solution est limitée à une bande de fréquences qui est relativement étroite et dépend des caractéristiques du noyau de ferrite, et donc lorsque l’on est en présence de plusieurs fréquences de résonance on est contraint d’associer plusieurs noyaux de ferrite de caractéristiques complémentaires pour couvrir une bande de fréquences large. En outre, cette première solution peut parfois s’avérer difficile à intégrer dans un système en raison de l’encombrement du/des noyau(x) de ferrite et de la méthode mise en oeuvre pour cette intégration. Une deuxième solution consiste à installer à l’extérieur des équipements électriques des éléments filaires adaptant l’impédance en fonction de leur longueur, et souvent appelés « stubs ». Cela permet de décaler chaque fréquence de résonance de la boucle de masse mais sans diminuer les intensités des courants parasites du fait de l’absence de consommation d’énergie électrique. De plus, la longueur du fil d’adaptation d’impédance dépend de l’architecture du réseau de masse et des fréquences de résonance de la boucle de masse. En outre, le fait d’agir sur toutes les fréquences de résonance simultanément, sans discrimination, peut induire une simple transposition du problème de perturbation et donc l’apparition de nouvelles fréquences de résonance dans une autre bande de fréquences. Par ailleurs, cette deuxième solution est principalement basée sur un effet électromagnétique qui est sensible à l’environnement du fil d’adaptation d’impédance, ce qui la rend très dépendante de son environnement, et en particulier de la distance séparant le fil d’adaptation d’impédance des conducteurs voisins, laquelle varie fréquemment d’une architecture électrique à une autre et d’un système à un autre.
Une troisième solution consiste à installer à l’intérieur des équipements électriques des composants électriques résistifs, inductifs et/ou capacitifs. Cela permet de décaler chaque fréquence de résonance de la boucle de masse et de diminuer les intensités des courants parasites, mais cela nécessite de choisir les valeurs de chacun des composants électriques ajoutés en fonction de l’architecture électrique de chaque système considéré, ce qui s’avère difficile à réaliser dans la pratique dès que le nombre de variantes d’architecture électrique devient important. De plus, ces composants électriques ajoutés modifient le comportement électrique des interfaces d’entrées/sorties des équipements électriques, ce qui conduit souvent à une modification défavorable d’autres performances électriques ou de compatibilité électromagnétique. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un système comprenant au moins deux équipements électriques (ou électroniques) comportant chacun au moins un circuit électrique associé à une masse, les masses associées aux circuits électriques étant couplées entre elles par au moins un fil électrique et à un élément définissant une masse de référence via une liaison de masse ou au moins un couplage parasite, et les masses associées, le fil électrique, l’élément, chaque liaison de masse et/ou chaque couplage parasite constituant respectivement des parties d’une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite entrant en résonance avec au moins une fréquence de résonance.
Ce système se caractérise par le fait qu’il comprend également au moins un dispositif de couplage électrique interconnectant, via des liaisons électriques, au moins deux parties de la boucle de masse afin d’induire un décalage de la fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie et/ou une atténuation d’une intensité du courant parasite pour cette fréquence de résonance.
Chaque dispositif de couplage électrique participe ainsi à la boucle de masse et donc induit une modification de ses caractéristiques qui se traduit par un décalage dans une bande de fréquences choisie de la/chaque fréquence de résonance qu’elle présente en son absence et/ou par une atténuation de l’intensité que présente le courant parasite en son absence pour la/chaque fréquence de résonance.
Le système selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans un premier mode de réalisation, le (ou au moins un) dispositif de couplage électrique peut interconnecter, via des liaisons électriques, au moins les masses qui sont associées aux équipements électriques ;
- il peut aussi comprendre un autre élément définissant une masse de référence et couplé à l’un des équipements électriques via respectivement des couplages parasites. Dans ce cas, dans un deuxième mode de réalisation, le (ou au moins un) dispositif de couplage électrique peut interconnecter, via des liaisons électriques, au moins cet autre élément à la masse qui est associée à l’équipement électrique qui est couplé à cet autre élément via un couplage parasite. En variante (troisième mode de réalisation), le (ou au moins un) dispositif de couplage électrique peut interconnecter, via des liaisons électriques, au moins les deux éléments ; - chaque dispositif de couplage électrique peut comporter au moins un composant électrique linéaire et/ou au moins un composant électrique non linéaire ;
chaque composant électrique linéaire peut être choisi parmi un composant résistif, un composant inductif, et un composant capacitif ; chaque composant électrique non linéaire peut être choisi parmi une varistance et un composant à semiconducteurs ;
le (ou au moins un) dispositif de couplage électrique peut comporter au moins deux composants électriques montés en série et/ou en parallèle ;
- l’un au moins des circuits électriques des équipements électriques peut être imprimé sur une carte électronique ;
- il peut constituer un véhicule, éventuellement automobile.
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 premier exemple de réalisation d’un système selon l’invention,
- la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement un deuxième exemple de réalisation d’un système selon l’invention, et
- la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement un troisième exemple de réalisation d’un système selon l’invention.
L’invention a notamment pour but de proposer un système S comprenant au moins deux équipements électriques (ou électroniques) EEj comportant des circuits électriques CEj associés à des masses Mj participant à une boucle de masse induisant des perturbations électromagnétiques moins gênantes que celles de l’art antérieur.
On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout système comprenant des équipements électriques comportant des circuits électriques associés à des masses participant à une boucle de masse. Par conséquent, elle concerne notamment les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux) ou aériens), les satellites, les installations (éventuellement de type industriel), les appareils multifonctions (éventuellement grand public), et les bâtiments.
On a schématiquement et fonctionnellement illustré sur les figures 1 à 3 trois exemples de réalisation différents d’un système S selon l’invention
Comme illustré, un système S, selon l’invention, comprend au moins deux équipements électriques (ou électroniques) EEj, au moins un premier élément EM1 définissant une première masse de référence, et au moins un dispositif de couplage électrique DC.
Dans les trois exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à 3, le système S ne comprend que des premier EE1 (j = 1 ) et second EE2 (j =
2) équipements électriques EEj. Mais il pourrait comporter plus de deux équipements électriques EEj. A titre d’exemple, lorsque le système S est un véhicule automobile, le premier équipement électrique EE1 peut être un calculateur électronique ou un récepteur d’ondes radioélectriques (éventuellement un autoradio), et le second équipement électrique EE2 peut être un autre calculateur électronique ou un écran d’affichage ou un capteur ou encore un actionneur.
Par ailleurs, dans les trois exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à 3, le système S comprend des premier EM1 et second EM2 éléments définissant respectivement deux masses de référence. Mais il pourrait comporter un seul élément définissant une masse de référence, ou bien plus de deux éléments définissant chacun une masse de référence. A titre d’exemple, lorsque le système S est un véhicule automobile, les premier EM1 et second EM2 éléments peuvent être deux parties de la structure. Ainsi, le premier élément EM1 peut, par exemple, être une partie du châssis métallique, et le second élément EM2 peut, par exemple, être la traverse métallique qui supporte notamment la planche de bord.
Chacun des équipements électriques EEj comprend au moins un circuit électrique CEj associé à une masse Mj.
Par exemple, l’un au moins des circuits électriques CEj peut être imprimé sur une carte électronique.
Egalement par exemple, la masse Mj associée à un circuit électrique CEj peut être la masse de l’équipement électrique EEj, par exemple définie sur une partie métallique de son boîtier, ou bien, comme illustré, peut faire partie de ce circuit électrique CEj ou de l’éventuelle carte électronique dont fait partie ce dernier (CEj). Dans ce dernier cas, la masse Mj peut éventuellement être un plan de masse.
Les masses Mj qui sont associées aux circuits électriques CEj sont couplées entre elles par au moins un fil électrique BC et à un élément EM1 qui définit une masse de référence via une liaison de masse LM ou au moins un couplage parasite CPk.
On notera que le fil électrique BC peut être éventuellement constitué d’au moins deux sous-parties qui se prolongent mutuellement, par exemple au niveau d’une épissure.
Le fil électrique BC peut faire partie d’un blindage d’un câble électrique CA couplant entre eux les circuits électriques CEj, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3, ou bien peut faire partie d’un câble électrique non blindé et comportant éventuellement au moins un autre fil électrique pour le transport de signaux (éventuellement d’alimentation).
L’éventuel câble électrique CA blindé peut constituer, par exemple et non limitativement, une interface LVDS, Ethernet ou A2B®. Cela dépend en effet des fonctions assurées par les équipements électriques EEj.
Dans les trois exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à
3, le système S comprend des premier EM1 et second EM2 éléments, la première masse M1 est couplée au premier élément EM1 via une liaison de masse LM, et la seconde masse M2 est couplée au second élément EM2 via un couplage parasite CP1 . Mais la première masse M1 pourrait être couplée au premier élément EM1 via un couplage parasite et/ou la seconde masse M2 pourrait être couplée au second élément EM2 via autre une liaison de masse.
Chaque éventuelle liaison de masse LM peut, par exemple, être un fil électrique muni éventuellement d’une gaine isolante, ou une petite tige métallique munie de vis. On notera que ce fil électrique peut être éventuellement constitué d’au moins deux sous-parties qui se prolongent mutuellement, par exemple au niveau d’une épissure.
Dans le premier exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , la seconde masse M2 est couplée au second élément EM2 via un premier couplage parasite CP1 (k = 1 ), et le second élément EM2 est couplé au premier élément EM1 via un deuxième couplage parasite CP2 (k = 2). Par conséquent, la seconde masse M2 est couplée au premier élément EM1 via le premier couplage parasite CP1 , le second élément EM2 et le deuxième couplage parasite CP2. Le second équipement électrique EE2 est donc ici « flottant » (c’est-à-dire que sa seconde masse M2 n’est pas connectée directement à celle d’un élément EM1 ou EM2).
Dans le deuxième exemple illustré non limitativement sur la figure 2, la seconde masse M2 est couplée au second élément EM2 via un dispositif de couplage électrique DC sur lequel on reviendra plus loin, et le second élément EM2 est couplé au premier élément EM1 via un deuxième couplage parasite CP2 (k = 2). Par conséquent, la seconde masse M2 est couplée au premier élément EM1 via le dispositif de couplage électrique DC, le second élément EM2 et le deuxième couplage parasite CP2. Par ailleurs, il existe également un troisième couplage parasite CP3 entre les première M1 et seconde M2 masses.
Dans le troisième exemple illustré non limitativement sur la figure 3, la seconde masse M2 est couplée au second élément EM2 via un premier couplage parasite CP1 (k = 1 ), et le second élément EM2 est couplé au premier élément EM1 via un dispositif de couplage électrique DC. Par conséquent, la seconde masse M2 est couplée au premier élément EM1 via le premier couplage parasite CP1 , le second élément EM2 et un dispositif de couplage électrique DC. Le second équipement électrique EE2 est donc ici flottant. Par ailleurs, il existe également un troisième couplage parasite CP3 entre les première M1 et seconde M2 masses.
Les masses Mj (associées respectivement aux circuits électriques CEj), le fil électrique BC, chaque élément EM1 , EM2, chaque éventuelle liaison de masse LM et/ou chaque couplage parasite CPk constituent respectivement des parties d’une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite entrant en résonance avec au moins une fréquence de résonance.
Chaque dispositif de couplage électrique DC interconnecte, via des liaisons électriques LEm, au moins deux parties de la boucle de masse afin d’induire un décalage de la/chaque fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie et/ou une atténuation de l’intensité du courant parasite pour la/chaque fréquence de résonance. En d’autres termes, chaque dispositif de couplage électrique DC est un utilisateur de courant électrique qui participe à la boucle de masse afin de modifier ses caractéristiques et ainsi décaler dans une bande de fréquences choisie la/chaque fréquence de résonance qu’elle présente en son absence et/ou atténuer l’intensité que présente le courant parasite en son absence pour la/chaque fréquence de résonance.
Le décalage fréquentiel est destiné à protéger autant que possible au moins une bande de fréquences à protéger. A titre d’exemple, une bande de fréquences à protéger peut être une bande comprenant une fréquence radio qui a été sélectionnée par l’usager d’un récepteur de radiocommunication.
On comprendra qu’en fonction des besoins, et plus précisément de la (des) bande(s) de fréquences à protéger, le(s) dispositif(s) de couplage électrique DC va (vont) :
- soit seulement induire un décalage de la (chaque) fréquence de résonance dans une bande de fréquences différente de la (des) bande(s) de fréquences à protéger,
- soit seulement induire une atténuation de l’intensité du courant parasite pour que la (chaque) fréquence de résonance ne perturbe pas la (les) bande(s) de fréquences à protéger,
- soit induire non seulement un décalage de la (chaque) fréquence de résonance dans une bande de fréquences différente de la (des) bande(s) de fréquences à protéger, mais également une atténuation de l’intensité du courant parasite pour que la (chaque) fréquence de résonance ne perturbe pas la (les) bande(s) de fréquences à protéger.
Grâce à chaque décalage et/ou chaque atténuation, les perturbations électromagnétiques deviennent minimales pour chaque bande de fréquences à protéger, et donc la fonction qui utilise cette dernière n’est pas, ou quasiment pas, pénalisée.
On notera que dans les trois exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à 3, le système S ne comprend qu’un seul dispositif de couplage électrique DC. Mais il pourrait en comporter plusieurs (au moins deux). Par ailleurs, dans les trois exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à 3, le dispositif de couplage électrique DC interconnecte deux parties de la boucle de masse via deux liaisons électriques LE1 (m = 1 ) et LE2 (m = 2). Mais un dispositif de couplage électrique DC peut interconnecter M parties de la boucle de masse via M liaisons électriques LEm, avec m = 1 à M et M > 2. Ainsi, il pourrait, par exemple, interconnecter trois parties de la boucle de masse via trois liaisons électriques LEm.
Il est important de noter que sur les figures 1 à 3, le dispositif de couplage électrique DC et les deux liaisons électriques LE1 et LE2 varient, à priori, d’un système à l’autre.
Chaque liaison électrique LEm peut être un fil ou câble électrique, muni éventuellement d’une gaine isolante, ou une tige métallique soudée ou vissée.
Comme évoqué précédemment, un dispositif de couplage électrique
DC peut assurer au moins trois interconnexions différentes.
Ainsi, le dispositif de couplage électrique DC peut interconnecter, via des liaisons électriques LEm, au moins les masses Mj qui sont associées aux équipements électriques EEj, comme illustré sur la figure 1. Ici, le dispositif de couplage électrique DC interconnecte, via deux liaisons électriques LE1 et LE2, les première M1 et seconde M2 masses qui sont respectivement associées aux premier EE1 et second EE2 équipements électriques.
Dans une première variante, le dispositif de couplage électrique DC peut interconnecter, via des liaisons électriques LEm, au moins le second élément EM2 à la seconde masse M2 qui est associée au second équipement électrique EE2 (qui est ici couplé au second élément EM2 via le premier couplage parasite CP1 , et donc n’est pas connecté à la liaison de masse LM), comme illustré sur la figure 2. Dans une seconde variante, le dispositif de couplage électrique DC peut interconnecter, via des liaisons électriques LEm, au moins les premier EM1 et second EM2 éléments, comme illustré sur la figure 3.
On notera que chaque dispositif de couplage électrique DC peut comporter au moins un composant électrique linéaire et/ou au moins un composant électrique non linéaire. En d’autres termes, chaque dispositif de couplage électrique DC peut comprendre un ou plusieurs composants électriques. Lorsqu’un dispositif de couplage électrique DC comporte au moins deux composants électriques, ces derniers peuvent être montés en série et/ou en parallèle.
On notera également qu’un dispositif de couplage électrique DC peut éventuellement être distribué (ou réparti) en au moins deux parties interconnectant entre elles des parties éventuellement différentes de la boucle de masse.
Chaque composant électrique linéaire peut, par exemple, être choisi parmi un composant résistif, un composant inductif, et un composant capacitif. D’une manière générale il s’agit d’une impédance.
Chaque composant électrique non linéaire peut, par exemple, être choisi parmi une varistance et un composant à semiconducteurs (comme par exemple une diode). Mais la non linéarité pourrait résulter du comportement en fréquence ou d’une hystérésis (comme dans le cas d’un noyau de ferrite).
A titre d’exemples, un dispositif de couplage électrique DC peut comporter :
- une résistance ou une varistance,
- une résistance montée en série avec un condensateur pour former un circuit RC,
- une résistance montée en série avec une inductance pour former un circuit RL,
- un condensateur monté en parallèle avec une inductance pour former un circuit LC,
- deux diodes montées tête-bêche,
- une varistance montée en série avec un condensateur, - une varistance montée en parallèle avec une inductance.
On comprendra que le choix et les caractéristiques des composants électriques (ou électroniques) d’un dispositif de couplage électrique DC sont réalisés en fonction du décalage fréquentiel désiré et/ou de l’atténuation d’intensité désirée, et donc en fonction du système S considéré.
L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
- elle n’impose pas de modification des équipements électriques du fait que chaque dispositif de couplage électrique est externe à ces derniers, ce qui permet son utilisation dans de très nombreux systèmes d’architectures électriques différentes,
- elle agit sur le comportement électrique et non sur le comportement électromagnétique, ce qui la rend beaucoup moins sensible à la proximité d’autres conducteurs du système dont les éloignements peuvent varier notablement d’une architecture électrique à une autre,
- elle permet d’agir en cas de besoin à la fois sur les fréquences de résonance et sur les intensités des courants parasites,
- elle permet une sélectivité dans les fréquences de résonance à décaler,
- elle n’a pas besoin de s’appuyer sur le réseau de masse existant, ce qui offre plus de possibilités d’intégration et d’adaptation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système comprenant au moins deux équipements électriques (EEj) comprenant chacun au moins un circuit électrique (CEj) associé à une masse (Mj), lesdites masses (Mj) associées auxdits circuits électriques (CEj) étant couplées entre elles par au moins un fil électrique (BC) et à un élément (EM1 ) définissant une masse de référence via une liaison de masse (LM) ou au moins un couplage parasite (CPk), et lesdites masses associées, ledit fil électrique (BC), ledit élément (EM1 ), chaque liaison de masse (LM) et/ou chaque couplage parasite (CPk) constituant respectivement des parties d’une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite entrant en résonance avec au moins une fréquence de résonance, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif de couplage électrique (DC) interconnectant via des liaisons électriques (LEm) au moins deux parties de ladite boucle de masse afin d’induire un décalage de ladite fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie et/ou une atténuation d’une intensité dudit courant parasite pour ladite fréquence de résonance.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit dispositif de couplage électrique (DC) interconnecte, via des liaisons électriques (LEm), au moins lesdites masses (Mj) associées auxdits équipements électriques (EEj).
3. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend un autre élément (EM2) définissant une masse de référence et couplé audit élément (EM1 ) et à l’un desdits équipements électriques (EE2) via respectivement des couplages parasites (CPk), et en ce que ledit dispositif de couplage électrique (DC) interconnecte, via des liaisons électriques (LEm), au moins ledit autre élément (EM2) à ladite masse (M2) associée audit équipement électrique (EE2) qui est couplé audit autre élément (EM2) via un couplage parasite (CPk).
4. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comprend un autre élément (EM2) définissant une masse de référence et couplé audit élément (EM1 ) et à l’un desdits équipements électriques (EE2) via respectivement des couplages parasites (CPk), et en ce que ledit dispositif de couplage électrique (DC) interconnecte, via des liaisons électriques (LEm), au moins ledit élément (EM1 ) audit autre élément (EM2).
5. Système selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de couplage électrique (DC) comporte au moins un composant électrique linéaire et/ou au moins un composant électrique non linéaire.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque composant électrique linéaire est choisi parmi un composant résistif, un composant inductif, et un composant capacitif.
7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque composant électrique non linéaire est choisi parmi une varistance et un composant à semiconducteurs.
8. Système selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de couplage électrique (DC) comporte au moins deux composants électriques montés en série et/ou en parallèle.
9. Système selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’un au moins desdits circuits électriques (CEj) est imprimé sur une carte électronique.
10. Système selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il constitue un véhicule.
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