Brevet FR3009666A1 — publié le 20150213

SYSTÈME MODULAIRE DE CONTRÔLE ET DE COMMANDE DES FEUX ARRIÈRE DE VÉHICULES AUTOMOBILES La présente invention concerne le domaine de la signalisation, notamment pour les véhicules automobiles. Elle concerne plus 5 particulièrement un système permettant de contrôler et de commander, de manière simple et standardisée, la totalité ou une partie significative des paramètres de fonctionnement des sources lumineuses, notamment mais pas exclusivement des feux arrière d'un véhicule automobile, pour tenir compte non seulement de leur état propre à un instant donné, mais également de 10 données provenant de l'environnement et/ou du véhicule lui-même. La dominante qui gouverne les particularités du système selon la présente invention est la standardisation, selon laquelle le système peut s'appliquer à tous les types et tous les modèles de véhicules présents ou futurs, sans qu'il y ait besoin de réglages adaptatifs comme c'est actuellement 15 le cas dans les chaînes d'assemblage des usines de montage d'automobiles, ni qu'il y ait besoin de câblages nombreux qui sont eux-mêmes coûteux et consommateurs d'énergie, ni même qu'il y ait à se préoccuper dans la conception des modules d'éclairage/signalisation à équiper du choix final des paramètres à traiter et des câblages induits par ce choix. 20 Un tel système peut se rapporter à une ou plusieurs Leds et/ou une ou plusieurs lampes, et sa conception peut être standardisée à cet égard également. Or, ce n'est pas le cas actuellement, puisque les systèmes n'utilisant pas le réseau dénommé LIN (abréviation de Local Interconnect Network, qui est 25 un protocole réseau en série utilisé de nos jours pour l'interconnexion et la communication entre des composants d'un véhicule) sont pilotés de façon analogique et doivent comporter une ECU reliée au tableau des Leds pour permettre de prendre en compte et de gérer les différentes catégories de Leds disponibles et envisageables, entre lesquelles un choix est fait, là encore au cas 30 par cas. En d'autres termes, une ECU propre à chaque configuration doit être développée afin de permettre de gérer les différentes catégories de Leds et, dans un tel contexte, un dialogue interactif avec le véhicule n'est pas possible. On connaît déjà des dispositifs, tels que les bus LIN et leurs connexions classiques, destinés à viser des objectifs approchants. Il convient de rappeler qu'un bus LIN (décrit notamment dans le brevet européen EP 1 490 772 et disponible, par exemple, auprès de la société National Instruments, Austin, TX, USA) est un protocole de réseau multiplex, intégré dans un ensemble matériel (hardware) approprié, qui peut être utilisé pour la communication entre des composants d'un véhicule. Mis au point à la fin des années 1990 par un consortium entre constructeurs automobiles et industriels apparentés, et perfectionné en 2003, il vise à procurer un réseau économique pour la gestion d'un certain nombre de fonctions. Le standard LIN comprend les spécifications du protocole de 10 transmission, les moyens de transmission, l'interface entre les outils de développement mis en oeuvre dans chaque cas particulier, et les interfaces pour la programmation du logiciel. Dans un tel système, les longueurs de lignes peuvent atteindre 40 mètres. Dans cet ordre d'idées, le brevet EP 1 604 865 décrit un dispositif 15 d'éclairage pour un véhicule comportant un capteur relié à un premier et un deuxième bus de véhicule. On connaît également, à titre d'exemples, des dispositifs destinés à gérer un appareil de commande des feux ou des projecteurs d'un véhicule, dans lequel l'appareil de commande reçoit au moins un signal PWM et au 20 moins une charge est reliée à l'appareil de commande (demande de brevet français publiée sous le No. 2 915 297). Par ailleurs, la demande de brevet français publiée sous le No. 2 916 537 décrit un circuit, notamment pour projecteurs et feux de véhicules automobiles, comportant un circuit de contrôle et au moins une branche de 25 surveillance. Dans tous les cas susdits, ainsi que dans ceux qui sont actuellement connus par ailleurs: - les systèmes proposés exigent un ensemble ou faisceau de câbles sophistiqué, de grande longueur et coûteux, et/ ou 30 - le câblage est fonction des souhaits exprimés au cas par cas par le fabricant d'automobile, et/ ou - un triage des modules doit être fait avant montage en fonction des unités de contrôle/commande et des PCB de Leds, ce qui se répercute sur les coûts et sur la complexité des procédures, et/ ou - les systèmes de contrôle proposés ne permettent pas d'effectuer à moindre coût des vérifications multi-paramètres et pouvant être fiables pour tous types de sources de lumière. Il est alors apparu utile de chercher à procurer des moyens plus fiables et multicritères, et en même temps à réduire la longueur des câblages nécessaires pour l'obtention des fonctionnalités requises, tout en étendant autant que possible le champ des investigations et des ajustements apportant des améliorations significatives à la gestion des organes d'éclairage/feux de signalisation à gérer avec le moins de contraintes possible. C'est ainsi qu'on a trouvé qu'on pouvait procurer selon la présente invention des moyens pour rationaliser en les réduisant les câblages internes aux véhicules, et en standardisant l'interface entre les feux arrière et le réseau de type LIN. Un autre objectif que l'invention permet d'atteindre est de permettre de gérer plus de données à moindre coût, notamment outre les divers contrôles des lampes et autres sources de lumière telles que par exemple de type Led, des modes de diagnostic plus étendus, la luminance en prenant en compte la température et la luminosité ambiante, et toutes autres mesures utiles pour une meilleure gestion des fonctionnalités de toutes gammes de véhicules. La présente invention a pour premier objet un système, notamment destiné à un ou plusieurs, voire à la totalité, des feux d'éclairage et/ ou de signalisation des véhicules automobiles, comprend une unité générale de contrôle et de commande électronique comportant une combinaison de moyens essentiellement composés de: - au moins une unité d'éclairage (1), - une interface électronique de commande (2) connectée à un bus LIN, une unité microcontrôleur (3), de préférence de type 8 bits ou plus, avec mémoire, convertisseur analogique et sortie permettant de gérer au moins une et de préférence plusieurs sources lumineuses, par l'intermédiaire de l'interface susdite, - au moins un connecteur dédié (4), - un étage de courant, - des moyens de commande pour chaque fonction à piloter, et - au moins un détecteur de courant, tandis que les connexions dudit système avec les autres sous-ensembles fonctionnels auxquels ledit système est destiné à être relié fonctionnellement mettent en oeuvre un ensemble de câblage comportant un maximum de huit fils pour l'interconnexion entre les sources de lumière et l'unité modulaire de microcontrôle susdite, et un ensemble de câblage comportant au maximum quatre fils destinés à la connexion, via un connecteur dédié approprié, des éléments fonctionnels de ladite unité de microcontrôle avec chacune des fonctionnalités de l'ensemble du véhicule, à savoir respectivement un bus LIN, une mise à la terre, une alimentation électrique et un signal de détresse ou d'alerte, pour permettre l'activation à convenance des fonctions respectivement de clignotant, stop, lanterne ou feu arrière, feu antibrouillard, projecteur de marche arrière, mise à la terre, ainsi que de signaux A/D 1 (pour l'identification et le suivi de la température) et A/D 2 destinés à accompagner d'autres mesures optionnelles. Le système selon l'invention peut même être interfacé avec l'unité de commande du corps de véhicule pour des applications nouvelles. L'invention sera mieux comprise, et d'autres objectifs, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description détaillée ci-après d'aspects et de formes de réalisation ayant valeur 20 d'exemple illustratif, et de modes de réalisation alternatifs ou optionnels. Les formes et les modes de réalisation, et les aspects décrits et suggérés ci-après sont fournis à titre purement illustratif et non-limitatif, notamment en référence aux planches de dessins annexées dans lesquelles: Fig. 1 représente schématiquement en vue de dessus un module de feu 25 arrière de véhicule avec sa connexion selon l'invention, Fig. 2 représente schématiquement une variante de réalisation d'un module de feu arrière de véhicule avec sa connexion selon l'invention selon la figure 1, mais pour plusieurs unités de Leds, Fig. 3 représente schématiquement en vue de dessus un module de feu 30 arrière de véhicule selon la technique antérieure, avec sa connexion vers un système LIN traditionnel, Fig. 4 est un schéma basique montrant le concept général d'architecture électronique d'un ensemble ou module selon l'invention pour des sources de lumière telles que des feux arrière de véhicule automobile, Fig. 5 est un schéma basique montrant le concept général d'architecture électronique d'une unité de contrôle selon l'invention, installée en interfaçage d'un bus LIN, en liaison avec un ensemble ou module pour sources de lumière telles que des feux arrière de véhicule automobile, et Fig. 6 est une représentation schématique des fonctions essentielles d'une unité de contrôle selon l'invention et de l'environnement fonctionnel. Comme le montrent les figures annexées, le système selon l'invention diffère d'un système classique notamment en ce que seuls quatre fils suffisent, là où au moins huit étaient absolument nécessaires auparavant, avec même une palette étendue de commandes et de contrôles. Dans la pratique, l'ensemble de ce système est destiné à être programmé en usine, sur le site de fabrication des véhicules qui sont destinés à en être équipés. En d'autres termes, la configuration EEPROM appropriée dans chaque cas d'espèce est appliquée à l'extrémité de la ligne de production du feu arrière à équiper d'un tel système selon l'invention. Dans sa forme de réalisation telle qu'illustrée sur les Figs. 1 et 2, ledit système composant un feu de signalisation (1) selon l'invention est intégré, à l'intérieur d'un module de sources lumineuses, dans un boîtier (2) comportant également les sources lumineuses (non représentées) à piloter et contrôler. Dans ladite forme de réalisation, ledit système selon l'invention comporte en outre un système de contrôle, de diagnostic et/ou de commande (3) pour prendre en compte et gérer la température du module d'éclairage, et de préférence également des fonctionnalités de mémoire destinées à l'identification des Leds prises en charge par ledit système et des moyens pour diagnostiquer et commander la brillance et/ou l'intensité des sources d'éclairage en fonction du choix des sources de lumière retenues, de leur mode d'éclairage (par exemple Leds et/ou lampes traditionnelles), de la brillance qui est notamment influencée par la température, de la lumière extérieure, et si on le souhaite de moyens permettant la mise en oeuvre de toutes autres fonctions recherchées, telles que par exemple la prise en charge de modules d'éclairage et/ou de signalisation comportant aussi bien des Leds que des lampes. Le dispositif objet de la présente l'invention peut comporter, séparément ou en combinaison, des caractéristiques optionnelles ou 35 alternatives, telles que notamment: - Contrairement aux systèmes actuels (schématisés sur la Fig. 3), dans lesquels les feux arrière (1') ne sont pas pilotés par un système LIN, mais seulement par des signaux de commutation assurant une activation pour chaque fonction, et où chacune des fonctions (3') destinées aux feux arrière d'un véhicule est connectée via des connexions individuelles (5') au contrôleur du corps de véhicule par des fils (6') pour chaque fonction (hormis la terre ou masse pour laquelle la connexion est commune), le système selon l'invention procède par une communication (5, 6) avec le bus LIN dans laquelle les feux à connecter ont une alimentation électrique commune (6) et un connecteur approprié (5). - Le faisceau ou ensemble de câbles peut alors être limité à 3-4 câbles, tandis que leurs connecteurs à la lampe ou au module ou bloc d'éclairage/signalisation peuvent avoir 3-4 broches seulement. Lesdits faisceaux peuvent ainsi être standardisés, alors qu'actuellement on ne peut opérer que cas par cas. - Les connexions sont alors dirigées vers respectivement la batterie du véhicule, l'interface de communication avec le bus LIN, et (en option) le traitement des signaux de détresse (ou warnings). Pour ces derniers, la connexion aux feux arrière s'impose lorsque le régulateur (ou électronique de commande) du corps du véhicule n'est pas conçu pour traiter le mode détresse. - L'interface du module LIN, que l'on convient de dénommer également module d'interfaçage avec le bus LIN, est conçue pour gérer séparément les diverses fonctions des feux arrière (stop, clignotant, lanterne ou feu arrière, feu antibrouillard, projecteur de marche arrière), chacune des fonctions susdites, ainsi que toutes autres fonctions optionnelles désormais possibles dans ce contexte, étant relayées jusqu'au module d'interface avec le bus LIN pour feux arrière par un câblage interne. - Le module d'interfaçage avec le bus LIN peut gérer séparément les 30 fonctions des divers types de sources lumineuses, qu'elles soient des Leds et/ ou des lampes traditionnelles. - Le module d'interfaçage avec le bus LIN pour feux arrière peut être un PCB (Printed Circuit Board, ou carte de circuits imprimés) standard et peut s'enficher ou s'adapter sur tous les produits développés pour constituer des 35 feux arrière pour véhicules à moteur. - Si on le souhaite, en particulier pour des raisons de choix de style des feux arrière, les PCB et autres types de substrats électroniques (tels que FPC, (circuits imprimés souples), IMS qui signifie "Insulated Metal Subs trate" ou substrat métallique isolé) des fonctions de signalisation concernées peuvent être séparés dudit module d'interfaçage avec le bus LIN. - La connexion de chaque type de source lumineuse et donc de la fonction que celle-ci amène à traiter avec ledit module d'interfaçage selon l'invention s'effectue au moyen d'un câblage interne. - Les fonctions qu'il est possible d'intégrer dans ledit module 10 d'interfaçage peuvent être choisies notamment parmi les suivantes ou toute combinaison de celles-ci en fonction des besoins: gestion de nombreuses fonctions des Leds et/ ou lampes, en temps réel; détection de défaillances de Led (court circuit/mode ouvert ou 15 mode intermédiaire (ou drift)); pilotage du flux lumineux en fonction de la tension d'entrée (système régulateur utilisant une commande à résistance réglable de type PWM (signal à modulation de largeur d'impulsion); gestion des catégories de BIN et de tension; 20 suivi des températures des Leds; détection des surtensions et des excès de température; communication avec le contrôleur de véhicule, traitant notamment les diagnostics d'états et le pilotage des fonctions suivies). Un autre objet de l'invention est constitué par un dispositif destiné à 25 permettre la mise en oeuvre du système susdit selon la présente invention. Un tel dispositif se distingue du système décrit plus haut, dans ses diverses variantes et formes de réalisation, essentiellement par le fait qu'il ne comporte pas les sources de lumière en elles-mêmes, ou même les modules d'éclairage/ signalisation dans les cas où tout le reste du système leur serait 30 extérieur. Ledit dispositif est donc homologue du système décrit plus haut, hormis le fait qu'il ne comporte pas les sources de lumière destinées à y être connectées. Du point de vue de son architecture, le système selon l'invention est avantageusement conçu et agencé comme le représentent les Figs. 4 et 5, dans 35 lesquelles les unités et sous-unités sont représentées symboliquement par des rectangles, tandis que les traits continus les reliant entre elles schématisent les connexions assurant des liaisons fonctionnelles entre sous-unités. Comme le représente la Fig. 4, ledit système comporte, avantageusement à l'intérieur d'un module de feu arrière (schématisé par un trait mixte sur les Figs. 4-6), un connecteur d'entrée, une unité de commande assurant l'interface avec le bus LIN, et les Leds et/ou lampes des feux respectivement concernés. Le connecteur d'entrée est relié à l'unité de commande, tandis que celle-ci est reliée aux Leds et/ou lampes. Ladite unité de commande assurant l'interface avec le bus LIN est schématisée sur la Fig. 5 par un trait mixte montrant les fonctionnalités que ladite unité de commande englobe, et les connexions externes. La Fig. 5 représente l'option selon laquelle la détection d'alarme est connectée directement à l'entrée correspondante de la communication avec le 15 bus LIN. La connexion à la batterie (Vbat) est reliée à l'interface d'alimentation comprise dans ladite unité de commande. L'interface d'alimentation est également reliée à la sous-unité de traitement des données et à la sous-unité de commande et de diagnostic des 20 sources de lumière. La ligne de communication avec le bus LIN est reliée à la sous-unité de ladite unité de commande affectée aux commandes à adresser au bus LIN. La sous-unité de traitement des données est directement connectée d'une part à la sous-unité affectée aux commandes à adresser au bus LIN et 25 d'autre part à l'interface d'alimentation. La sous-unité de commande et de diagnostic des sources de lumière est reliée respectivement à l'interface d'alimentation et à la sous-unité de traitement des données, ainsi qu'à au moins un dispositif ou module comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à des organes 30 d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives. Le ou les dispositif(s) ou module(s) comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à des organes d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives est relié à ladite sous-unité de commande et de diagnostic des sources de lumière faisant partie intégrante de l'unité de commande susdite, assurant l'interface avec le bus LIN. Au surplus, chacune des quatre sous-unités de l'unité de commande représentées sur la Fig. 5 (c'est-à-dire une interface de puissance, une sous- unité de commande avec un bus LIN, une sous-unité de traitement des données, ainsi que le dispositif susdit comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à des organes d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives, est avantageusement reliée directement à la terre ou masse par la connexion y affectée. Quant à une représentation schématique des fonctions essentielles d'une unité de contrôle et de commande selon l'invention et de l'environnement fonctionnel associé (voir Fig. 6), il convient de souligner que ladite unité, venant en interface avec un bus LIN, comprend comme entités fonctionnelles: au moins un bloc de gestion de l'alimentation; un émetteur- récepteur d'interfaçage avec le bus LIN; un microcon trôleur pour traitement des données; une commande des sources lumineuses; des organes fonctionnels de mesure (pour une information de diagnostic); et d'autres composants pour compatibilité électromagnétique, thermique et fonctionnelle); ainsi qu'un environnement de fils de liaison tels que décrits plus haut, pour diagnostic et/ou action sur les sources de lumière connectées. L'homme du métier est apte à concevoir et agencer les diverses sous-unités fonctionnelles susdites, sur la base de ses propres connaissances et des informations fournies ici. Pour les applications au domaine de l'automobile, l'homme du métier 25 comprendra que le dispositif selon l'invention se place en pratique dans ou à proximité du module d'éclairage et/ ou de signalisation des véhicules automobiles, notamment des feux arrière dont ceux-ci sont munis. De manière plus générale, ledit dispositif peut également être utilisé, avec les adaptations de taille et de configuration appropriées, à l'intérieur de 30 l'habitacle des véhicules automobiles, et même servir plus généralement dans tous usages domestiques ou professionnels, en tout endroit où un éclairage ainsi amélioré par un dispositif selon l'invention est souhaité. 10 REVENDICATIONS1. Système destiné à un ou plusieurs, voire -à la totalité, des feux d'éclairage et/ ou de signalisation des véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend une unité générale de contrôle et de commande électronique comportant: - au moins une unité d'éclairage (1), - une interface électronique de commande (2) connectée à un bus LIN, - une unité microcontrôleur (3), de préférence de type 8 bits ou plus, avec mémoire, convertisseur analogique et sortie permettant de gérer au moins une et de préférence plusieurs sources lumineuses, par l'intermédiaire de l'interface susdite, - au moins un connecteur dédié (4), - un étage de courant, - des moyens de commande pour chaque fonction à piloter, et - au moins un détecteur de courant, les connexions dudit système mettent en oeuvre un ensemble de câblage comportant au maximum quatre fils destinés à la connexion, via un connecteur dédié approprié, à un bus LIN, une mise à la terre, une alimentation électrique et un signal de détresse ou d'alerte, l'unité de microcontrôleur étant adaptée pour permettre l'activation à convenance des fonctions de clignotant, stop, lanterne ou feu arrière, feu antibrouillard, projecteur de marche arrière, ainsi que de signaux pour l'identification et le suivi de la température et d'autres mesures optionnelles. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est interface avec une unité de commande du corps de véhicule. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de contrôle, de diagnostic et/ou dg commande pour prendre en compte et gérer la température d'un module d'éclairage, et des fonctionnalités de mmémoire destinées à l'identification des Leds prises en charge par ledit système et des moyens pour diagnostiquer et commander la brillance et/ou l'intensité des sources d'éclairage en fonction du choix des sources de lumière retenues, de leur mode d'éclairage, de la brillance qui est notamment 11 3009666 influencée par la température, de la lumière extérieure, et en option de moyens permettant la prise en charge de modules d'éclairage et/ ou de signalisation comportant aussi bien des Leds que des lampes. 4. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les 5 feux à connecter ont une alimentation électrique commune. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'unité électronique de commande connectée au bus LIN est conçue pour gérer séparément les diverses fonctions des feux arrière: stop, clignotant, lanterne ou feu arrière, feu antibrouillard, projecteur 10 de marche arrière. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité électronique de commande connectée au bus LIN utilise une électronique avec différents substrats, tels que PCB, FPC, IMS ou autres. 15 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'interface électronique de commande connectée au bus LIN est connectée aux moyens de commande pour chaque fonction au moyen d'un câblage interne. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en 20 ce qu'il comporte une unité de commande assurant l'interface avec le bus LIN dans laquelle: - une détection d'alarme est connectée directement à une entrée correspondante de la communication avec le bus LIN; - une connexion à la batterie (Vbat) est reliée à une interface 25 d'alimentation comprise dans ladite unité de commande; l'interface d'alimentation est reliée à une sous-unité de traitement des données et à une sous-unité de commande et de diagnostic des sources de lumière; - une ligne de communication avec le bus LIN est reliée à une 30 sous-unité de ladite unité de commande affectée aux commandes- à adresser au bus LIN; - une sous-unité de traitement des données est directement connectée d'une part à la sous-unité affectée aux commandes à adresser au bus LIN et d'autre part à l'interface d'alimentation; 12 3009666 - une sous-unité de commande et de diagnostic des sources de lumière est reliée respectivement à l'interface d'alimentation et à la sous-unité de traitement des données, ainsi qu'à au moins un dispositif ou module comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à des organes d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives; - le ou les dispositif(s) ou module(s) comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à des organes d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives est relié à 10 ladite sous-unité de commande et de diagnostic des sources de lumière faisant partie intégrante de ladite unité de commande, assurant l'interface avec le bus LIN; et - chacune des quatre sous-unités de l'unité de commande, ainsi que celle comportant des sources de lumière et incorporant ou relié à 15 des organes d'identification et de mesure de température des sources de lumière respectives, est reliée directement à la terre ou masse par la connexion y affectée. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite unité de contrôle et de commande, venant en interface 20 avec un bus LIN, comprend comme entités fonctionnelles: au moins un bloc de gestion de l'alimentation; un émetteur-récepteur d'interfaçage avec le bus LIN; un microcontrôleur pour traitement des données; une commande des sources lumineuses; des organes fonctionnels de mesure, pour une information de diagnostic; et d'autres composants 25 pour compatibilité électromagnétique, thermique et fonctionnelle; ainsi qu'un environnement de fils- de liaison appropriés pour diagnostic et/ou action sur les sources de lumière connectées. 10. Dispositif pour la mise en oeuvre du système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte les éléments 30 dudit système, à l'exception des sources de lumière destinées à y être connectées.