Brevet FR2957559A1 — publié le 20110923

-1- Dispositif de commutation pour haut de colonne de direction de véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de commutation pour haut de colonne de direction de véhicule automobile et l'ensemble de commande pour haut de colonne de direction de véhicule automobile associé. Un ensemble de commande pour haut de colonne de direction comprend généralement une pluralité de commutateurs accessibles à un utilisateur du véhicule. L'utilisateur actionne ainsi des fonctions, telles que l'allumage des phares ou des feux de brouillard, en changeant la position d'un des commutateurs. Il est connu d'utiliser un microcontrôleur configuré pour activer périodiquement la lecture des états de commutation des modules. Il est aussi connu d'utiliser un montage où plusieurs sorties de signal d'un microcontrôleur sont reliées à une unique entrée de signal, et où plusieurs entrées de signal dudit microcontrôleur sont reliées à une même sortie. Chaque commutateur est alors repéré par un couple entrée /sortie de signal du microcontrôleur qui lui est propre. Ce montage, appelé matrice numérique, permet d'augmenter le nombre de commutateurs dont l'état devient accessible au microcontrôleur sans augmenter le nombre d'entrées et de sorties de signal dudit microcontrôleur, et donc le prix de ce composant. En effet, pour un nombre donné d'entrées de signal et de sorties de signal du microcontrôleur, le nombre de possibilités de codage est très élevé. Le document EP 0 147 110 divulgue pour un volant multifonctions comportant un microcontrôleur l'utilisation d'un tel montage, comme on le voit notamment sur la figure 6 de ce document. Ledit montage en matrice numérique comporte cependant le risque que si un commutateur est bloqué en position fermée, le signal émanant d'une sortie de signal peut être amené à une entrée autre que celles correspondant à la disposition des commutateurs. De la sorte, il 2957559 -2- peut y avoir une interprétation erronée de ladite disposition des commutateurs, et donc une réponse inadaptée des équipements du véhicule. Par exemple, en considérant la figure 6 de EP 0 147 110, si le 5 commutateur "essuie-glace éteints" ("wipers off") relié à l'entrée 7 et à la sortie de signal 21 se trouve en position fermée suite à un faux contact, et que l'utilisateur ferme simultanément les commutateurs "reprise du régulateur de vitesse" ("cruise resume"), relié à l'entrée 7 et à la sortie de signal 22, et "feux éteints" ("lights off"), relié à l'entrée 9 et 10 à la sortie de signal 21, le signal émanant de la sortie de signal 22 est conduit via le commutateur "essuie-glace éteints" puis le commutateur "feux éteints" à l'entrée 9. Le couple entrée/sortie de signal 9, 22 correspondant au commutateur "régulateur de vitesse marche/arrêt" ("cruise on/off"), le 15 système interprétera le signal reçu comme une fermeture dudit commutateur "régulateur de vitesse marche/arrêt" sans que celui-ci ait été actionné. Afin de pallier à ce défaut, qui entraîne un risque sécuritaire, il est connu d'implémenter dans le circuit de commutation des éléments 20 électroniques supplémentaires. Le document WO 2010/00859, comme on le voit sur la figure 3, divulgue l'utilisation d'un tel montage avec des diodes, indexées 23. Ces diodes empêchent le retour du signal sur une autre ligne après avoir passé un commutateur. Cependant ces composants contribuent à augmenter le coût du dispositif. 25 L'invention se propose de garder l'avantage du grand nombre de commutateurs dont l'état est accessible au microcontrôleur pour un nombre d'entrées/sorties de signal donné qu'offre le montage numérique matriciel, tout en en améliorant l'aspect sécuritaire sans 30 cependant implémenter de composants électroniques coûteux. À cet effet l'invention a pour objet un dispositif de commutation 2957559 -3- pour haut de colonne de véhicule automobile comportant un microcontrôleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux blocs fonctionnels de commutation distincts, chaque bloc étant relié à deux entrées de signal et deux sorties de signal du microcontrôleur dont une 5 sortie de signal ou une entrée de signal est reliée uniquement à un seul bloc fonctionnel et comprenant quatre commutateurs, chaque commutateur étant relié à un couple entrée/sortie de signal du microcontrôleur distinct de celui des trois autres du même bloc, en ce qu'au moins deux blocs fonctionnels distincts de commutation 10 partagent uniquement soit une sortie, soit une entrée de signal du microcontrôleur, et en ce que le microcontrôleur est configuré pour déduire d'un signal envoyé par au moins une sortie de signal ayant transité par au moins un bloc fonctionnel de commutation et reçu à au moins une entrée de signal, l'état de commutation d'au moins un 15 commutateur d'un bloc fonctionnel de commutation. De cette façon, on préserve le grand nombre de commutateurs dont l'état est accessible au microcontrôleur, tout en réduisant le nombre de pistes et le risque de mauvaise interprétation de l'état de commutation du dispositif sans avoir à implémenter de composant 20 électronique supplémentaire. En outre le dispositif peut présenter une ou plusieurs caractéristiques parmi celles qui suivent. Le microcontrôleur est configuré pour détecter le signal envoyé par une sortie de signal reliée uniquement à un bloc fonctionnel de 25 commutation à une entrée de signal qui n'est pas reliée audit bloc fonctionnel de commutation, et pour émettre un message comportant un identifiant du bloc auquel est relié la sortie de signal. Chaque bloc fonctionnel de commutation est associé à un module de commutation pouvant prendre un état de commutation en fonction 30 de la position de commande appliquée par un utilisateur. Les commutateurs associés à un module de commutation 2957559 -4- comportent des éléments de contactage et la position de commande appliquée par l'utilisateur définisse une combinaison de contacts permettant de définir une information numérique correspondant à un état de commutation en entrée de signal du microcontrôleur. 5 Un bloc fonctionnel de commutation contrôle le basculement des feux du véhicule entre les positions éteints, codes, feux de route et pleins phares, et un autre contrôle les feux de brouillard ainsi qu'un klaxon du véhicule. Le microcontrôleur est configuré pour déterminer l'état de 10 commutation des blocs fonctionnels de commutation en envoyant séquentiellement des trains de signaux périodiques sur chacune de ses sorties de signal. Les signaux émis sur chacune des deux sorties de signal du microcontrôleur reliées à un même bloc sont déphasés et émis 15 simultanément. Les impulsions d'un train durent quelques nano ou micro secondes, et la période des trains est de quelques millisecondes. Le courant auquel les signaux correspondent est de quelques milliampères. 20 L'invention a aussi pour objet un ensemble de commande pour haut de colonne de direction de véhicule automobile comportant un dispositif de commutation tel que défini ci-dessus. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et des dessins annexés parmi lesquels : 30 - la figure 1 est un schéma de connexion d'un dispositif selon l'invention; 2957559 -5- la figure 2 est un graphe des signaux aux sorties de signal du microcontrôleur dans un mode de réalisation du dispositif avec en abscisse le temps et en ordonnée la tension délivrée; la figure 3 représente un cas de figure du schéma de la figure 1 5 où le commutateur 13 est, suite à une défaillance, bloqué en position fermée, et où le commutateur 11 est fermé; la figure 4 représente le signal arrivant aux entrées de signal du microcontrôleur dans la configuration de la figure 3 en fonction de la fermeture de l'un des commutateur du bloc 10 fonctionnel intact. la figure 5 est un schéma de connexion d'un mode alternatif d'un dispositif selon l'invention; Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. 15 L'invention concerne un dispositif de commutation pour haut de colonne de direction de véhicule automobile. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un montage correspondant à un dispositif de commutation pour haut de colonne de 20 direction de véhicule automobile selon l'invention. Ledit dispositif comporte un microcontrôleur 1 pourvu de plusieurs sorties de signal a, b, c, et de plusieurs entrées de signal el, e2, e3, e4. Les sorties de signal a, b, c et les entrées de signal el, e2, e3, e4 du microcontrôleur 1 sont reliées à au moins deux blocs fonctionnels 25 de commutation 3, 5 distincts. Les sorties a, b, c de signal sont des connexions du microcontrôleur 1 prévues pour délivrer pendant un laps de temps prédéterminé une tension électrique correspondant à un signal. Les entrées el, e2, e3, e4 sont des connexions du microcontrôleur 1 prévues 30 pour mesurer la tension électrique qu'on leur applique et pour transmettre la valeur de tension au micro contrôleur 1. 2957559 -6- Le premier bloc fonctionnel 3 de commutation est relié d'une part aux entrées de signal e3, e4 et d'autre part aux sorties a, b de signal du microcontrôleur 1. Le second bloc fonctionnel 5 de commutation est relié d'une part aux entrées de signal el, e2 et d'autre part aux sorties b, 5 c de signal du micro contrôleur 1. Ainsi, chaque bloc fonctionnel 3, 5 de commutation est relié à deux entrées el, e2, e3, e4 de signal et à deux sorties a, b, c de signal du microcontrôleur 1. De plus, lesdits blocs fonctionnels distincts 3 et 5 ne partagent que l'unique sortie de signal b, et aucune entrée el, e2, e3, e4 10 de signal. Chaque bloc fonctionnel 3, 5 a donc une sortie a ou c de signal qui est reliée exclusivement à lui. Chaque bloc fonctionnel comporte quatre commutateurs, le premier bloc 3 comporte les commutateurs 7, 9, 11, et 13, et le second bloc comporte les commutateurs 15, 17, 19, 21. Chaque commutateur 15 est relié à une entrée de signal el, e2, e3, e4 et à une sortie de signal a, b, c du microcontrôleur 1. Dans le premier bloc 3, l'interrupteur 7 est relié à la sortie a et à l'entrée e4, l'interrupteur 9 est relié à la sortie b et à l'entrée e4, l'interrupteur 11 est relié à la sortie b et à l'entrée e3, et l'interrupteur 20 13 est relié à la sortie a et à l'entrée e3. Dans le second bloc 5, l'interrupteur 15 est relié à la sortie b et à l'entrée e2, l'interrupteur 17 est relié à la sortie c et à l'entrée e2, l'interrupteur 19 est relié à la sortie c et à l'entrée el, et l'interrupteur 21 est relié à la sortie b et à l'entrée el. 25 On remarque donc que dans chaque bloc fonctionnel 3 ou 5, chacun des commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19 et 21 est relié à un couple entrée/sortie de signal différent de celui des trois autres du même bloc 3 ou 5. Le microcontrôleur 1 est configuré pour déduire d'un signal 30 envoyé par au moins une sortie de signal a, b, c ayant transité par au moins un bloc fonctionnel 3, 5 de commutation et reçu à au moins une 2957559 -7- entrée de signal el, e2, e3, e4, l'état de commutation d'au moins un commutateur d'un bloc fonctionnel 3, 5 de commutation. Les couples entrée/sortie de signal el/a et e2/a pour les entrées 5 reliées au premier bloc fonctionnel 3 auquel n'est pas relié la sortie de signal , et e3/c et e4/c pour les entrées reliées au second bloc fonctionnel 5, ne correspondent à aucun commutateur. Le microcontrôleur 1 est ainsi programmé qu'il détecte l'arrivée du signal de la sortie a aux entrées el et e2, et le signal de la sortie c aux entrées 10 e3 et e4, et les interprète comme signe d'une défaillance. Il envoie alors un identifiant du bloc fonctionnel 3, 5 auquel est relié la sortie a ou c dont le signal a été reçu à une entrée de signal el, e2, e3, e4 à laquelle ladite entrée a ou c n'est pas reliée via un commutateur 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21. 15 Chaque bloc fonctionnel 3, 5 de commutation est associé à un module de commutation pouvant prendre un état de commutation en fonction de la position de commande appliquée par l'utilisateur. Les commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 associés à un module de commutation 3, 5 comportent des éléments de contactage, et la 20 position de commande appliquée par l'utilisateur définit une combinaison de contacts permettant de définir une information numérique correspondant à un état de commutation en entrée du microcontrôleur 1. Un des blocs fonctionnels 3, 5 peut, par exemple, contrôler le 25 basculement des feux du véhicule entre les positions éteints, codes, feux de route et pleins phares, et un autre contrôler les feux de brouillard ainsi qu'un klaxon du véhicule. Le microcontrôleur 1 est configuré de sorte à envoyer séquentiellement des trains de signaux périodiques sur chacune de ses 30 sorties de signal a, b, c, afin de déterminer l'état de commutation des blocs fonctionnels 3, 5 de commutation. 2957559 -8- La figure 2 est un graphe représentant le signal émanant des sorties a, b, c en fonction du temps dans le dispositif de la figure 1. Sur les deux sorties de signal a, b ou b, c reliées à un même bloc fonctionnel 3, 5, les signaux périodiques sont déphasés et émis 5 simultanément, afin d'accélérer le processus de détermination de l'état de commutation de chaque bloc fonctionnel. Les signaux émanant de chacune des sorties de signal du microcontrôleur 1 sont des trains d'impulsions en forme de créneaux, afin que les signaux déphasés aient un produit rigoureusement nul. Il 10 est prévu dans le présent mode de réalisation que les impulsions d'un train durent quelques nano ou micro secondes, que la période T des trains soit de quelques millisecondes, et que le courant auquel les signaux correspondent soit de quelques milliampères. En fonctionnement, le microcontrôleur 1 envoie les signaux tour à 15 tour sur les sorties de signal a, b, c associées aux différents blocs fonctionnels 3, 5. Sur les deux sorties a, b ou b, c reliées à un même bloc fonctionnel 3, 5 l'émission a lieu de manière simultanée avec deux signaux déphasés. Ces signaux arrivent aux blocs fonctionnels dont l'état de 20 commutation correspond à la position de l'organe de commande appliquée par l'utilisateur, et définit une combinaison de contacts avec les éléments de contactage des commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21. Ladite combinaison de contacts redirige tout ou partie desdits 25 signaux vers les entrées de signal el, e2, e3, e4 où ils sont reçus et analysés par le microcontrôleur 1 afin d'adapter la réponse des équipements du véhicule. La figure 3 illustre un cas de défaillance possible du dispositif de commutation de la figure 1. Sur ce schéma est figuré le cas où le 30 commutateur 13 est bloqué en condition fermée. Ce cas de figure peut par exemple résulter d'une déformation mécanique des contacteurs 2957559 -9- électriques dudit commutateur ou bien suite à l'accumulation de poussières conductrices. L'utilisateur ferme alors simultanément le commutateur 11 du premier bloc fonctionnel 3 où se trouve le commutateur défectueux 13 5 et un des commutateurs 15, 17, 19, 21 de l'autre bloc fonctionnel 5. La figure 4 est un tableau représentant la répartition aux entrées de signal el, e2, e3, e4 du microcontrôleur 1 des signaux émanant des sorties de signal a, b, c du microcontrôleur 1, dans le cas de défaillance de la figure 3 et en fonction du commutateur 15, 17, 19, 21du bloc 5 10 non défectueux que ferme l'utilisateur. Dans ce tableau chacune des quatre colonnes correspond à une des entrées de signal el, e2, e3, e4 et il y figure le signal que reçoit ladite entrée en fonction de l'état du commutateur 15, 17, 19, 21 du second bloc fonctionnel 5 que ferme l'utilisateur. Par exemple, si 15 l'utilisateur ferme le commutateur 17, ce qui correspond à la deuxième ligne, l'entrée el ne reçoit aucun signal, l'entrée e2 reçoit le signal émanant de la sortie c, l'entrée e3 reçoit la somme des signaux émanant de la sortie a et de la sortie b, et l'entrée 4 ne reçoit aucun signal. En particulier, lorsque l'utilisateur ferme le commutateur 15, 20 l'entrée de signal e2 reçoit les signaux des sorties de signal a et b. Lorsque le commutateur 21 est fermé, l'entrée de signal el reçoit les signaux des sorties de signal a et b. Les couples entrée/sortie de signal e2/a et el/a ne correspondent à aucun des commutateurs du montage. Aussi pour l'interprétation des 25 états de commutation des blocs fonctionnels 3, 5, le signal émanant de la sortie de signal a et reçu à l'une des deux entrées de signal el, e2, n'est pas pris en compte et ne mène pas à une interprétation erronée desdits états de commutation. En cas de défaillance de l'un des commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 30 17, 19, 21 d'un bloc fonctionnel 3, 5, la réponse des équipements du véhicule est erronée uniquement pour les équipements associés à la 2957559 -10- fonction que contrôle le bloc fonctionnel 3 contenant le commutateur défectueux 13. De plus, le microcontrôleur 1 détecte le signal envoyé par une sortie de signal a, c reliée uniquement à un bloc fonctionnel 3, 5 de 5 commutation, à une entrée de signal el, e2, e3, e4 qui n'est pas reliée audit bloc fonctionnel 3, 5 de commutation. Il émet un message comportant un identifiant du bloc 3, 5 auquel est relié la sortie de signal a, c dans lequel se trouve le commutateur défectueux. De la sorte, l'utilisateur est informé par ce message que l'un des 10 commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 fait défaut, et est même informé de l'identité du bloc fonctionnel 3 de commutation dans lequel se trouve le commutateur défectueux 13. L'utilisateur peut donc en cas de défaillance veiller au remplacement du bloc fonctionnel 3 de commutation défectueux rapidement et de manière ciblée. 15 L'invention permet donc une amélioration en terme de sécurité en isolant les erreurs à la fonction dont le bloc fonctionnel 3, 5 comporte un commutateur défectueux, et réalise une fonction diagnostic en informant l'utilisateur à la fois de la présence et de la position d'une erreur de contactage dans les blocs fonctionnels 3, 5. 20 Un mode de réalisation alternatif équivalent est représenté sur la figure 5. Il prévoit que le microcontrôleur 1 comporte trois entrées de signal el, e2, e3, et quatre sorties de signal a, b, c, d. Les blocs fonctionnels 3, 5 partagent alors une unique entrée de signal e2 et aucune sortie de signal a, b, c, d, et chaque bloc fonctionnel 3, 5 a une 25 entrée de signal el, e3 reliée exclusivement à lui. Son fonctionnement est analogue au mode de réalisation décrit ci-dessus. Sur les douze couples entrée/sortie de signal disponible, huit servent via un des commutateurs 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 à définir un état de commutation associé à une fonction d'un des blocs fonctionnels 30 3, 5, et quatre servent à la fonction diagnostic. À cet effet, la détection du signal émanant de l'une des sorties a, b 2957559 -11- sur l'entrée de signal e3, et la détection du signal émanant de l'une des sorties c, d sur l'entrée de signal el déclenche l'émission d'un signal comportant un identifiant du bloc 3, 5 auquel est relié l'entrée de signal el ou e3 dans lequel se trouve le commutateur défectueux. REVENDICATIONS1. Dispositif de commutation pour haut de colonne de véhicule automobile comportant un microcontrôleur (1), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux blocs fonctionnels (3, 5) de commutation distincts, chaque bloc étant relié à deux entrées de signal (el, e2, e3, e4) et deux sorties de signal (a, b, c) du microcontrôleur (1) dont une sortie de signal (a, b, c) ou une entrée de signal (el, e2, e3, e4) est reliée uniquement à un seul bloc fonctionnel (3, 5) et comprenant quatre commutateurs (7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21), chaque commutateur (7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21) étant relié à un couple entrée/sortie de signal du microcontrôleur (1) distinct de celui des trois autres du même bloc (3, 5), en ce qu'au moins deux blocs fonctionnels (3, 5) distincts de commutation partagent uniquement soit une sortie (a, b, c), soit une entrée de signal (el, e2, e3, e4) du microcontrôleur (1), et en ce que le microcontrôleur (1) est configuré pour déduire d'un signal envoyé par au moins une sortie de signal (a, b, c) ayant transité par au moins un bloc fonctionnel (3, 5) de commutation et reçu à au moins une entrée de signal (el, e2, e3, e4), l'état de commutation d'au moins un commutateur (7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21) d'un bloc fonctionnel (3, 5) de commutation. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microcontrôleur (1) est configuré pour détecter le signal envoyé par une sortie de signal (a, c) reliée uniquement à un bloc fonctionnel (3, 5) de commutation à une entrée de signal (el, e2, e3, e4) qui n'est pas reliée audit bloc fonctionnel (3, 5) de commutation, et pour émettre un message comportant un identifiant du bloc (3, 5) auquel est relié la sortie de signal (a, c). 3. Dispositif de commutation selon la revendication 1 ou 2, 2957559 -13- caractérisé en ce que chaque bloc fonctionnel (3, 5) de commutation est associé à un module de commutation pouvant prendre un état de commutation en fonction de la position de commande appliquée par un utilisateur. 5 4. Dispositif de commutation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les commutateurs (7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21) associés à un module de commutation comportent des éléments de contactage et en ce que la position de commande appliquée par l'utilisateur définisse une 10 combinaison de contacts permettant de définir une information numérique correspondant à un état de commutation en entrée de signal du microcontrôleur. 5. Dispositif de commutation selon la revendication 4, caractérisé 15 en ce qu'un bloc fonctionnel (3, 5) de commutation contrôle le basculement des feux du véhicule entre les positions éteints, codes, feux de route et pleins phares, et un autre contrôle les feux de brouillard ainsi qu'un klaxon du véhicule. 20 6. Dispositif de commutation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le microcontrôleur (1) est configuré pour déterminer l'état de commutation des blocs fonctionnels (3, 5) de commutation en envoyant séquentiellement des trains de signaux périodiques sur chacune de ses sorties de signal. 25 7. Dispositif de commutation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les signaux émis sur chacune des deux sorties de signal (a, b c) du microcontrôleur (1) reliées à un même bloc sont déphasés et émis simultanément. 30 8. Dispositif de commutation selon la revendication 6 ou 7, 2957559 -14- caractérisé en ce que les signaux émanant des sorties de signal du microcontrôleur (1) sont des trains d'impulsions en forme de créneaux. 9. Dispositif de commutation selon la revendication 8, caractérisé en 5 ce que les impulsions d'un train durent quelques nano ou micro secondes, et que la période (T) des trains soit de quelques millisecondes. 10. Dispositif de commutation selon l'une des revendications 4 à 7, 10 caractérisé en ce que les signaux émanant des sorties de signal du microcontrôleur correspondent à un courant de quelques milliampères. 11. Ensemble de commande pour haut de colonne de direction de véhicule automobile comportant un dispositif de commutation selon 15 l'une des revendications précédentes.