Brevet FR2819223A1 — publié le 20020712

DISPOSITIF DE COMMANDE SOUS VOLANT POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne les dispositifs dits de commande sous volant utilisés dans les véhicules automobiles. On désigne par ces termes un dispositif comportant plusieurs interrupteurs actionnables par le conducteur à l'aide d'une ou de manettes placées sous le volant et généralement portées par la colonne de direction. La commande sous volant permet d'actionner un certain nombre d'éléments du véhicule (mise en marche et arrêt des essuie-glace ; allumage des phares, des feux de croisement et des feux de position ; mise en marche des clignotants, etc). A chaque élément est associé un interrupteur et, selon l'état de l'interrupteur, l'élément est actionné ou non. A l'heure actuelle l'état de chaque interrupteur est transmis à un module électronique par l'intermédiaire d'une connexion filaire. Chaque interrupteur est relié à un fil électrique d'un faisceau d'amenée au module électronique par un contact de connecteur. Cette disposition présente un certain nombre d'inconvénients. Les véhicules d'un même type comportent un nombre différent de lignes de commande, suivant leur niveau d'équipement. Il en résulte que les interfaces mécaniques et électriques sont différents suivant le modèle, sauf à équiper tous les véhicules de l'interface le plus complexe. Le risque de rupture d'un fil ou de faux contact est d'autant plus élevé que les fils sont nombreux. La présente invention vise notamment à fournir un dispositif de commande sous volant répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique. Elle vise notamment à fournir un dispositif permettant à la fois de standardiser l'interface sur tous les véhicules d'un même type, quel que soit le niveau d'équipement, et d'augmenter la fiabilité de la transmission au module électronique. Dans ce but l'invention propose notamment un dispositif de commande d'éléments pour véhicule automobile, à l'aide d'une ou de manettes placées sous le volant, comprenant des interrupteurs de commande des éléments actionnables chacun par une ou la manette et, à distance, un module électronique d'actionnement des éléments en réponse à la commande des interrupteurs, caractérisé en ce qu'il comporte, sous le volant, des moyens de génération de codes représentatifs de l'état (ou du changement d'état) des interrupteurs et des moyens de transmission des codes au module électronique par couplage inductif. Cette disposition supprime te besoin de connecteurs ou réduit leur nombre considérablement et permet d'adopter une interface standard sur tous les véhicules d'un même type, quel que soit le nombre d'éléments à commander. La fiabilité est accrue. Le couplage inductif s'effectuera généralement entre des antennes en boucle très proche l'une de l'autre, à une fréquence relativement basse (par exemple 125 kHz ou 13,56 MHz, déjà utilisée pour d'autres applications). La puissance émise peut être très faible, de sorte qu'il n'y a pas d'émission radioélectrique perturbatrice. Du fait de la proximité des antennes, le dispositif n'est pas perturbé par l'énergie à fréquence radioélectrique présente dans l'environnement d'un véhicule, qui par ailleurs est surtout concentrée dans des fréquences élevées (par exemple 433 ou 315 MHz en Europe pour d'autres types de commande ou de mesures). Le couplage inductif peut également être utilisé pour transférer l'énergie d'alimentation requise pour le fonctionnement de la partie du dispositif qui comporte les interrupteurs. Avantageusement le dispositif comporte de plus une station de base placée à proximité des moyens de transmission, interposée entre les dits moyens de transmission et le module électronique, munie d'une antenne présentant le couplage inductif avec les moyens de transmission. En général, la manette ou chaque manette est mobile sur une embase fixée à la colonne de direction du véhicule, qui peut contenir une antenne de couplage inductif. Dans un mode avantageux de réalisation, l'embase contient les interrupteurs, un microcontrôleur ou une logique câblée permettant d'élaborer les codes, et éventuellement un condensateur de stockage d'énergie si cette énergie est fournie par l'intermédiaire du couplage inductif. L'embase peut être reliée mécaniquement au boîtier de verrou de direction. L'invention présente des avantages supplémentaires lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec un dispositif d'anti-démarrage du véhicule intégré au boîtier de la clé de contact et de démarrage, voire même avec un dispositif d'anti-démarrage et de commande des portes tel que celui décrit dans la demande de brevet PCT/FR 00/02159 à laquelle on pourra se reporter. Un tel dispositif d'anti-démarrage comporte un boîtier de verrouillage mécanique de direction qui contient une bobine formant antenne de communication avec la clé de verrouillage mécanique et de contact et un transpondeur de mise en communication avec le module électronique. Ce module électronique peut alors être commun avec celui du dispositif de commande d'éléments actifs. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma destiné à montrer les divers constituants d'un dispositif mettant en oeuvre l'invention ; - la figure 2 est un schéma électrique de principe du dispositif ; - la figure 3 montre une disposition possible des composants du dispositif sur la colonne de direction d'un véhicule. Le dispositif dont la constitution de principe est montrée en figure 1 comporte une manette 10 portée par une embase fixe, constituant un boîtier 12, placée sous le volant de direction 18. En général, cette manette est prévue pour tourner autour de son axe et pour tourner autour de l'embase de façon à définir plusieurs positions correspondant chacune à un état d'un interrupteur. La figure 2 montre, à titre d'exemple, des interrupteurs 141,..., 14n actionnés par la manette 10. Le boîtier 12 contient un microcontrôleur ou une logique câblée 20 capable de générer des codes particuliers représentatifs des états des divers interrupteurs 141,.... 14n (ou de changement d'état de ces interrupteurs). Le boîtier 12 contient également un transpondeur 22 remplissant plusieurs fonctions. Il est apte à moduler une porteuse à fréquence relativement basse (typiquement 125 kHz) suivant le code reçu du microcontrôleur et à appliquer la porteuse modulée à une antenne en boucle 24. Si on souhaite que l'ensemble contenu dans le boîtier 12 soit passif, le transpondeur peut être associé à un ensemble redresseur-condensateur de stockage 26 permettant d'alimenter les composants du boîtier 12 à partir de l'énergie transmise par induction vers l'antenne 24. Comme on le verra plus loin, le transpondeur 22 permet également de scruter l'état des interrupteurs, par interrogation du microcontrôleur 20. Un autre jeu d'interrupteurs 161,..., 16m peut être prévu pour être commandé par une autre manette placée de l'autre côté du volant de direction 18. Cet autre jeu est associé lui aussi à un ensemble du genre qui vient d'être décrit. L'antenne en boucle 24 est couplée inductivement avec une antenne 28 montée à demeure sur le véhicule. L'ensemble des deux antennes 24 et 28 remplace le connecteur à contacts multiples prévu à l'heure actuelle sur les véhicules. L'antenne 28 est reliée à un étage transpondeur 30 relié à un microcontrôleur ou une logique câblée 34, reliée à son tour à un module électronique de bord 36, généralement placé à distance, ou une unité centrale, assurant les fonctions de commande de commutation de puissance. Le microcontrôleur ou logique câblée 34 et l'étage transpondeur 30 constituent une station de base, portée par une carte. Le microcontrôleur 20 peut être associé avec une mémoire non volatile 21 à lecture et écriture, telle qu'une mémoire EEPROM ou FLASH permettant de conserver une indication sur l'état des interrupteurs et/ou de mémoriser temporairement des informations en cas de collision lors des transmissions d'informations ou en cas de commande simultanée de plusieurs interrupteurs. Par ailleurs, cette mémoire peut contenir un microprogramme de fonctionnement du microcontrôleur. Dans le cas illustré sur les figures 1 et 2, la station de base est prévue pour assurer non seulement les fonctions de commande sous volant, mais aussi les fonctions d'anti-démarrage. Pour cette raison, l'étage transpondeur 30 est également relié à une seconde antenne pouvant être constituée par une bobine 38, couplée inductivement à une bobine 40 contenue dans la clé de contact 42. La bobine 38 peut notamment être placée dans une bague 44 entourant le boîtier 46 de verrouillage mécanique de l'arbre de direction. La bobine formant antenne 40 est reliée à un transpondeur 48 placé dans la tête de clé et dont le fonctionnement peut être celui décrit dans la demande PCT/FR 00/02159 déjà mentionnée. Sur les figures, les liaisons de puissance, qui peuvent comporter des connecteurs simples, ne sont pas représentées. Le mode de fonctionnement peut être le suivant : Lorsque la clé de contact 42 est introduite dans le verrou de direction et qu'elle est tournée d'un cran (venue dans la position qui déclenche l'interrogation en vue de l'autorisation de démarrage), un interrupteur électrique non représenté, placé dans le boîtier de verrou, se ferme. Le module de bord 36, qui constitue une unité centrale, demande alors à la station de base de faire une authentification du transpondeur 48. Le microcontrôleur 34 rend alors opérationnelle l'unité centrale 36, ainsi qu'un calculateur de contrôle moteur non représenté, lorsqu'il constate que les données reçues du transpondeur 48 correspondent à un code stocké dans une mémoire protégée. L'émission de la porteuse par l'étage transpondeur 30 fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement des éléments contenus dans l'embase 12. A chaque changement d'état d'un interrupteur 14 ou 16, le microcontrôleur ou la logique câblée 20 passe de l'état de sommeil à l'état de veille et génère un code représentatif du changement d'état de l'interrupteur ou de l'état nouveau de l'interrupteur. On peut notamment utiliser un code sur 8 bits de données, avec un bit de contrôle de parité et éventuellement des bits supplémentaires de détection d'erreur ou de correction d'erreur. Le microcontrôleur actionne également le transpondeur en vue d'émettre le code, par exemple sous forme de modulation d'amplitude à 2 ou 4 kBauds. On peut notamment utiliser un codage NRZ ou un code biphase Manchester. L'étage transpondeur 30 reçoit et exploite l'information ainsi émise et adresse le code au microcontrôleur ou à la logique câblée 34. Une fois la commande exécutée, un accusé de réception ACK est retourné vers le microcontrôleur 20 pour abaisser un fanion libérant la transmission. Plusieurs commandes peuvent être actionnées à la fois, s'il y a deux manettes. Des moyens de gestion des collisions peuvent être prévus. Le microcontrôleur de la station de base 34 peut par exemple être prévue pour obliger le microcontrôleur 20 à interrompre une requête en collision avec une autre (ou les deux requêtes en collision) et à ne la reprendre que sur une interrogation émise par le microcontrôleur 34. La disposition mécanique des différents composants peut être celle montrée en figure 3. L'embase 12 est reliée à un boîtier porté par la colonne de direction 50 et qui peut être du même type que celui décrit dans la demande de brevet PCT//00/02159 déjà mentionnée. Les interrupteurs de chaque jeu constituent un bloc 52 porté par un embout 54 sur lequel tourne la manette 10. Les composants 20,21 et 22 à 26 peuvent être prévus sur une carte et reliés à l'antenne en boucle 24. La liaison avec l'unité centrale 36 peut s'effectuer de façon classique par un câble 56. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'éléments actifs sur véhicule automobile à l'aide d'une ou de manettes (10) placées sous le volant, comprenant des interrupteurs de commande des éléments actionnables chacun par une ou la manette et, à distance, un module électronique (36) d'actionnement des éléments en réponse à la commande des interrupteurs, caractérisé en ce qu'il comporte, sous le volant, des moyens (20) de génération de codes représentatifs de l'état des interrupteurs et des moyens de transmission des codes au module électronique par couplage inductif. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une station de base placée à proximité des moyens de transmission, interposée entre les dits moyens de transmission et le module électronique, munie d'une antenne (28) présentant le couplage inductif avec les moyens de transmission. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le couplage inductif est effectué par des antennes en boucle (24,28) dont l'une est fixe sur le véhicule et l'autre est contenue dans une embase de la manette. 4. Dispositif suivant la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que le module électronique (36) est commun avec un module d'un dispositif d'anti-démarrage du véhicule intégré au boîtier de la clé de contact et de démarrage du véhicule pour constituer une unité centrale. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'anti- démarrage comporte un boîtier de verrouillage mécanique de direction (46) qui contient une bobine formant antenne de communication avec la clé (42) de verrouillage mécanique et de contact et un transpondeur de mise en communication avec le module électronique. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (20) de génération de codes et les moyens de transmission des codes comprennent un microcontrôleur ou une logique câblée capable de générer des codes particuliers représentatifs des états des divers interrupteurs ou des changements d'état de ces interrupteurs et un transpondeur (22) apte à moduler une porteuse à fréquence basse suivant le code reçu du microcontrôleur et à appliquer la porteuse modulée à une antenne en boucle (24). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le transpondeur est associé à un ensemble redresseur-condensateur de stockage (26) permettant d'alimenter les composants placés sous le volant à partir de l'énergie transmise par induction vers l'antenne (24). 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par des moyens de gestion des collisions comportant une mémoire non volatile (21) interrompant toute requête en collision avec une autre et apte à fournir une interrogation ultérieure.