Brevet FR2976151A1 — publié le 20121207

Dispositif de commutation d'une charge auxiliaire d'un bloc de LEDs. L'invention concerne un dispositif de commutation d'une charge auxiliaire du bloc de diodes électroluminescentes, bloc de LEDs, d'un projecteur de 5 véhicule automobile. Les projecteurs de véhicules automobiles actuels comprennent, le plus souvent, un ou plusieurs blocs de LEDs assurant la fonction normalisée d'éclairage automatique, par commande, notamment, de l'allumage et de l'extinction sélective de l'intensité, des éclairements et de la zone d'éclairage, 10 selon l'utilisation du véhicule. La mise en oeuvre de LEDs permet le pilotage de la fonction précitée, connue sous le nom de fonction AFS, pour Adaptive Frontlight System en anglais, et assure la commutation automatique du système d'éclairage avant du véhicule entre différentes classes de faisceaux de croisement, en fonction des 15 conditions de circulation et de trafic de ce dernier. Parmi les nombreuses classes de faisceaux mises en oeuvre actuellement sur les véhicules automobiles, on peut citer, notamment, à titre d'exemple non limitatif, les feux diurnes ou feux de gabarit désignés par DRL pour Day Running Light en anglais, les feux de position, désignés par PL pour Parking Light en 20 anglais, les feux clignotants, indicateurs de changement de direction, désignés par Tl pour Turn Indicator en anglais. Dans un but de sécurisation maximale de la conduite de ces véhicules, la plupart des modules de contrôle BCM du véhicule, pour Body Control Module en anglais, comportant un calculateur d'alimentation et de surveillance de la 25 consommation du ou des blocs de LEDs, équipant ces derniers, exécutent la détection de défaillance du ou des blocs de LEDs montés dans leurs projecteurs, par mesure du courant électrique alimentant le bloc de LEDs considéré. Certains types de circuits pilotes de commande de blocs de LEDs peuvent toutefois poser un problème de détection effective de défaillance, notamment lors 30 de la commutation en feux de position, mode PL, mode dans lequel les LEDs du bloc de LEDs sont éteintes, du fait de leur commande par impulsions, par exemple pendant 80 % à 90 % du temps pendant lequel le mode PL est activé. Le courant moyen consommé par le bloc de LEDs, dans cette situation, est très inférieur au minimum d'intensité requis pour conclure à l'absence de défaillance de lampes halogènes à filament utilisées antérieurement traditionnellement avec ce type de circuits de commande. De tels circuits pilotes de commande et le module de commande BCM engendrent alors un signal d'alarme erroné, la consommation moindre du mode PL étant détectée et perçue comme une situation de défaillance. Une telle situation est en outre susceptible de se produire en mode DRL ou en mode TI, par exemple. En cas d'échauffement excessif, on effectue un découpage par impulsions, aussi appelé dimming, du courant alimentant les LEDs. D'une part, la suppression pure et simple de la protection de défaillance des blocs de LEDs ne peut être envisagée, sans renoncer, de manière inacceptable, à la sécurisation maximale de la conduite du véhicule. D'autre part, il existe des systèmes de commutation de charges en entrée du circuit pilote de commande générant un courant pour leurrer ce circuit. Toutefois, la synchronisation de telles charges avec l'arrêt du courant dans les LEDs nécessite la mise en oeuvre d'un circuit électronique de commande supplémentaire et complexe. De plus, bien que ces charges en entrée permettent de maîtriser la valeur du courrant de leurre, la dissipation thermique est liée à la tension de batterie, ce qui est problématique en cas de surtension. Par ailleurs, l'augmentation artificielle de la consommation moyenne, vue par ces circuits de commande, par adjonction en entrée de ces derniers d'une charge permanente, provoque un échauffement inutile et préjudiciable à ces circuits et rend très difficile la détection de l'état d'alimentation/absence d'alimentation des LEDs, sur la période des impulsions d'alimentation de celles-ci La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient précité, en l'absence de tout renoncement à la sécurisation maximale de la conduite du véhicule. Le dispositif de commutation d'une charge auxiliaire d'un bloc de LEDs d'un projecteur de véhicule automobile, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il comprend au moins une charge auxiliaire connectable en parallèle sur le bloc de LEDs, et, des moyens de commutation permettant la connexion/déconnexion conditionnelle de la charge auxiliaire. La commande de déconnexion de la charge auxiliaire est exécutée lorsque le courant d'alimentation du bloc de LEDs est supérieur à au moins une valeur de seuil et la connexion de la charge auxiliaire est exécutée lorsque le courant d'alimentation du bloc de LEDs est inférieur à cette valeur de seuil. En particulier, un objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un dispositif permettant, lors de la commande du ou des blocs de LEDs équipant le projecteur de véhicules automobiles, notamment en mode PL, de leurrer les circuits pilotes de commande de bloc de LEDs et le module de contrôle BCM présentant un tel problème. Un objet de la présente invention est en outre la mise en oeuvre d'un dispositif spécifique permettant, sur discrimination de l'état d'alimentation/absence d'alimentation des LEDs pendant la période de leurs impulsions d'alimentation, de maintenir une intensité du courant d'alimentation délivré à la charge auxiliaire, par ces circuits pilotes de commande, suffisant pour leurrer ces derniers et inhiber tout signal d'alarme erroné, issu du module de contrôle BCM. Le dispositif objet de l'invention est en outre remarquable en ce que la charge auxiliaire est une charge passive résistive permettant le maintien du courant électrique apparent consommé par le bloc de LEDs à une valeur de leurre supérieure ou égale à la valeur de seuil. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que la charge auxiliaire est montée sur le circuit imprimé support du bloc de LEDs. Le positionnement de la charge sur le circuit imprimé des LEDs permet de déporter la dissipation thermique due à cette charge résistive en dehors du circuit pilote, qui est généralement enfermé dans un boîtier qui lui est propre. Cela permet ainsi de limiter l'échauffement du circuit pilote et d'augmenter la durée de vie du dispositif. De plus, en mode PL, la dissipation thermique s'effectuant lorsque les LEDs sont non conductrices, OFF, cela n'impose pas de contraintes thermiques aux LEDs. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que la charge auxiliaire est en outre utilisée comme résistance BIN. Ceci permet d'assigner à la charge auxiliaire une double fonction, charge de leurre et codage, discrimination, des LEDs, sans point de connexion supplémentaire. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que les moyens de commutation comprennent au moins un interrupteur commandé permettant la connexion/déconnexion de la charge auxiliaire en parallèle sur le bloc de LEDs conditionnellement à l'absence d'alimentation/l'existence d'alimentation du bloc de LEDs, et, une ligne de commande de cet interrupteur commandé reliée à un système de commande logique comme, à titre d'exemple non limitatif, un microcontrôleur ou un ASSP ou encore un circuit intégré. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que ce microcontrôleur fait partie d'un circuit pilote de commande du bloc de LEDs. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que l'interrupteur commandé est constitué par un interrupteur à transistors, par exemple un interrupteur à transistors double voie, ou un interrupteur à transistors MOSFET ou encore un interrupteur à transistors bipolaires. Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que le 20 courant électrique apparent consommé par le bloc de LEDs est sensiblement égal à ladite valeur de seuil. Le dispositif objet de l'invention comportant un convertisseur DC/DC, le fait de consommer du courant dans une charge placée en sortie de ce convertisseur permet d'inclure dans le courant consommé le courant dû aux 25 pertes du convertisseur (5% à 20% de la puissance de sortie), cela réduisant les pertes pendant la phase de maintien de la consommation de courant quand les LEDs sont non conductrices, OFF. Le microcontrôleur exécute l'ajustement du courant dans la charge et les LEDs en agissant sur la consigne du convertisseur DC/DC. 30 Le dispositif objet de l'invention est également remarquable en ce que la valeur de seuil est prise égale à une fraction de l'intensité nominale du courant d'alimentation du bloc de LEDs. Le dispositif objet de l'invention est en outre remarquable en ce que la connexion/déconnexion de la charge auxiliaire conditionnellement à l'alimentation/l'absence d'alimentation du bloc de LEDs consiste à, sur chaque rapport cyclique des impulsions d'alimentation des LEDs, déconnecter la charge auxiliaire tant que les diodes LEDs du bloc de LEDs sont alimentées, et, connecter la charge auxiliaire tant que les diodes LEDs du bloc de LEDs ne sont pas alimentées, pour consommer un courant auxiliaire de leurre de valeur déterminée. Le dispositif objet de l'invention est enfin remarquable en ce que la charge auxiliaire est alimentée en continu lorsque les diodes LED du bloc de LEDs ne sont pas alimentées. Il trouve application au domaine de l'industrie automobile, à tout type de véhicule, notamment aux véhicules personnels, utilitaires légers et/ou poids 15 lourds. Le dispositif objet de l'invention sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après, dans lesquels: - la figure 1 représente, à titre illustratif, un schéma fonctionnel du dispositif objet de l'invention, inclus partiellement dans un circuit pilote de 20 commande de LEDs ; la figure 2a, représente, à titre illustratif, un chronogramme du signal de commande, en mode PL, du convertisseur continu-continu équipant un circuit pilote de commande de LEDs, tel que représenté en figure 1; - la figure 2b représente, à titre illustratif, un chronogramme de 25 l'intensité du courant alimentant les diodes LEDs du bloc de LEDs de la figure 1 soumises au signal de commande en mode PL de la figure 2a; - la figure 2c représente, à titre illustratif, un chronogramme de l'intensité du courant alimentant la charge auxiliaire équipant le dispositif objet de l'invention, lorsque les diodes LEDs du bloc de LEDs sont alimentées ainsi que 30 représenté en figure 2b. Une description plus détaillée du dispositif de commutation d'une charge auxiliaire d'un bloc de LEDs d'un projecteur de véhicule automobile, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 1 et les figures suivantes. En référence à la figure précitée, on indique que le dispositif objet de l'invention est implanté, au moins partiellement, au niveau du circuit pilote de commande 1 d'un ou plusieurs blocs de LEDs, portant la référence 5, équipant le phare d'un véhicule automobile. De manière classique, le circuit pilote de commande 1 comporte un convertisseur continu-continu 2 recevant en entrée un signal de commande de commutation des feux du phare du véhicule, à l'initiative de l'utilisateur de ce dernier, soit, à titre d'exemple non limitatif, les signaux de commande d'entrée PL,DRL par exemple, ces signaux de commande étant délivrés par un module de commande BCM, non représenté, sur actionnement du commodo du véhicule. Le convertisseur continu-continu 2 délivre une tension continue adaptée à un commutateur 3 commandé, par exemple, par un micro-contrôleur 4. Cet agencement permet de manière classique d'alimenter le bloc de LEDs 5 par impulsions de tension et de courant de manière classique. Selon un aspect remarquable du dispositif de commutation d'une charge auxiliaire d'un bloc de LEDs objet de l'invention, celui-ci comporte la charge auxiliaire proprement dite 6 connectable en parallèle sur le bloc de LEDs 5 et des ressources de commutation permettant la connexion/déconnexion conditionnelle de la charge auxiliaire 6. De manière plus spécifique, et conformément au mode de mise en oeuvre de l'objet de l'invention, la commande de déconnexion de la charge auxiliaire 6 est exécutée lorsque le courant d'alimentation du bloc de LEDs 5 est supérieur à au moins une valeur de seuil et la connexion de la charge auxiliaire 6 est au contraire exécutée lorsque le courant d'alimentation du bloc de LEDs 5 est inférieur à cette valeur de seuil. On comprend ainsi que la charge auxiliaire 6 permet d'engendrer un courant supplémentaire, tant que le courant d'alimentation du bloc de LEDs 5 est inférieur à la valeur de seuil, ce courant supplémentaire constituant en fait un leurre vis-à-vis du circuit pilote de commande 1 et du module de commande BCM et permet d'éviter l'émission de tout message d'alarme de défaillance erroné. D'une manière plus spécifique, on indique que la charge auxiliaire 6 est une charge passive, résistive, permettant le maintien du courant électrique apparent consommé par le bloc de LEDs 5 à la valeur de leurre précitée, valeur supérieure ou égale à la valeur de seuil considérée. On comprend en effet que, compte tenu du signal de commande PL,DRL, ou autre, la valeur de la charge auxiliaire 6 peut être choisie pour assurer, dans tous les cas, une valeur du courant électrique apparent consommé supérieure ou égale à la valeur de seuil considérée. En particulier une valeur de seuil et une valeur de courant électrique apparent consommé distinctes peuvent être choisies pour chacun des modes PL,DRL ou autre commandé par le signal de commande à l'entrée du convertisseur continu-continu 2. Ainsi qu'on observera en outre sur la figure 1, la charge auxiliaire 6 est avantageusement montée sur le circuit imprimé PCB support du bloc de LEDs 5 et donc à l'extérieur du circuit pilote de commande 1, ce qui permet d'empêcher tout échauffement intempestif inacceptable des circuits électroniques de ce dernier, du fait de la fourniture du courant électrique supplémentaire délivré à la charge auxiliaire 6. En outre, de manière particulièrement avantageuse, la résistance sur le circuit imprimé LED peut en outre être utilisée comme résistance de BIN. On rappelle que les paramètres caractéristiques d'un bloc de LEDs peuvent comporter la résistance BIN. La valeur de cette résistance est associée aux performances en flux lumineux d'une LED ou d'un groupe de LEDs d'un type donné, en fonction du courant traversant ces derniers. Cette valeur permet par exemple à un module de gestion de l'alimentation de la ou des LEDs de discriminer de quelle LED déterminée il s'agit et quelles performances lui sont associées. Le module de gestion peut ainsi adapter le courant d'alimentation de la ou des LEDs considérées, pour obtenir le flux lumineux requis dans le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation contenant cette ou ces LEDs. Ainsi, conformément à un aspect remarquable de l'invention, la charge auxiliaire permet d'exécuter deux fonctions, charge de leurre et codage des LEDs, sans nécessiter de point de connexion supplémentaire. En ce qui concerne les ressources de commutation, on indique que celles- ci comprennent un interrupteur commandé 31, lequel peut être intégré au commutateur 3, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description, cet interrupteur commandé 31 permettant la connexion/déconnexion de la charge auxiliaire 6 en parallèle sur le bloc de LEDs 5 conditionnellement à l'absence d'alimentation respectivement l'existence d'alimentation du bloc de LEDs 5. Les ressources de commutation comprennent en outre une ligne de commande 32 reliée au micro contrôleur 4 du circuit pilote 1 de commande du bloc de LEDs 5. De préférence, dans un mode de mise en oeuvre préférentiel non limitatif, le commutateur 3 classique peut être remplacé par un commutateur deux voies comportant deux voies de commutation de sortie 30 et 31 et recevant en entrée la tension d'alimentation adaptée délivrée par le convertisseur continu-continu 2. La voie de commutation de sortie 30 est connectée au bloc de LEDs 5 pour assurer l'alimentation de ces dernières et la voie de commutation de sortie 31 est connectée à la charge auxiliaire passive 6, pour alimentation de celle-ci au moyen du courant supplémentaire précédemment mentionné. On comprend en effet que le micro-contrôleur 4 permet d'assurer, d'une part, l'alimentation du ou des blocs de LEDs 5 par impulsions conformément au signal de commande PL, DRL appliqué en entrée du convertisseur continu-continu 2, respectivement, d'autre part, l'alimentation de la charge auxiliaire 6 lorsque le bloc de LEDs 5 n'est pas alimenté, ainsi qu'il sera décrit maintenant en liaison avec les figures 2a, 2b et 2c. Le microcontrôleur 4 exécute aussi l'ajustement du courant dans la charge auxiliaire 6 et le bloc de LEDs 5 en agissant sur la consigne du convertisseur DC/DC 2. Sur la figure 2a on a représenté un signal de commande, tel que le signal PL, selon un chronogramme d'amplitude de tension ou d'intensité dans le temps t. Ce signal est représenté sous forme d'impulsions successives de période Tc et de rapport cyclique ON/OFF. Le convertisseur continu-continu 2 délivre en conséquence au bloc de LEDs 5 le courant d'alimentation I LED tel que représenté au chronogramme de la figure 2b. Les impulsions de courant délivrées au bloc de LEDs 5 présentent une amplitude ou intensité de courant nominale ln pouvant atteindre par exemple 1 à 2 A, en fonction du type de bloc de LEDs 5 et, bien entendu, du phare du véhicule. Les impulsions de courant délivrées pour alimenter le bloc de LEDs 5 ont ainsi la même période et le même rapport cyclique, noté ON/OFF, que les impulsions du signal de commande délivré à l'entrée du convertisseur continu- continu 2. En référence à la figure 2c, on observe que, conformément au mode opératoire du dispositif objet de l'invention, la connexion/déconnexion de la charge auxiliaire 6 conditionnellement à l'alimentation/l'absence d'alimentation du bloc de LEDs 5 consiste, sur chaque rapport cyclique des impulsions d'alimentation des LEDs, à déconnecter,OFF, la charge auxiliaire tant que les diodes LEDs du bloc de LEDs 5 sont alimentées,ON, et à connecter, ON, cette charge auxiliaire 6 tant que les diodes LED du bloc de LEDs 5 ne sont pas alimentées, OFF. Ceci permet de consommer le courant auxiliaire de leurre de valeur déterminée. L'intensité IS du courant auxiliaire de leurre peut être choisie égale à une fraction de l'intensité nominale, soit 200 mA par exemple. On comprend en particulier que ce mode opératoire est avantageusement exécuté par la mise en oeuvre du commutateur deux voies 30,31. À l'observation de la figure 2c on comprend également que, de manière avantageuse, la charge auxiliaire 6 est alimentée en continu, lorsque les diodes 25 LED du bloc de LEDs 5 ne sont pas alimentées. Le commutateur deux voies 30,31 peut être constitué par un interrupteur de puissance à transistors. Le micro-contrôleur 4 programmé permet la détection du signal de commande représenté en figure 2a et exécute en conséquence le basculement de l'alimentation des voies 30,31, soit des LEDs respectivement de 30 la charge auxiliaire 6, selon les chronogrammes d'intensité I LED et I IR représentées aux figures 2b et 2c.