Brevet FR3062258A1 — publié le 20180727

MODULE DE PILOTAGE DE L'ALIMENTATION ÉLECTRIQUE D'UNE PLURALITÉ DE SOURCES LUMINEUSES D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE L'invention a trait aux systèmes d'éclairage pour véhicules automobiles. En particulier, elle se rapporte au pilotage de l'alimentation électrique d'une pluralité de sources lumineuses en mode modulation de largeur d'impulsion. Il devient de plus en plus courant d'utiliser des sources lumineuses à élément semiconducteur, telles que des diodes électroluminescentes, LEDs, pour réaliser différentes fonctions lumineuses d'un véhicule. Ces fonctions peuvent par exemple inclure les feux diurnes, les feux de position, les indicateurs de direction ou les feux de croisement. De manière connue, un dispositif de pilotage de l'alimentation électrique est nécessaire pour alimenter un groupe de LEDs réalisant une fonction lumineuse donnée. Un tel dispositif de pilotage comprend en général un convertisseur de tension qui, à partir d'une tension continue d'entrée fournie par une source interne au véhicule, telle qu'une batterie, est apte à générer une tension de sortie de valeur appropriée à l'alimentation du groupe de LEDs. Une LED émet de la lumière lorsqu'une tension d'au moins une valeur seuil, appelée tension directe, est appliquée à ses bornes. L'intensité du flux lumineux émis par une LED augmente en général avec l'intensité moyenne du courant électrique qui la traverse, au- delà de la valeur seuil du courant direct. Des convertisseurs connus comprennent des convertisseurs de type SEPIC (de l'anglais « Single-Ended Primary lnductor Converter »), Flyback, élévateur de tension (« boost ») ou abaisseur de tension (« buck »). De tels convertisseurs font intervenir un élément interrupteur, tel qu'un transistor, dont l'état est périodiquement commuté entre les valeurs ouvertes et fermées. La fréquence de découpage appliquée à l'interrupteur influence la valeur de la tension de sortie et la valeur moyenne du courant de sortie. Il est en outre connu de régler l'intensité lumineuse des sources lumineuses alimentées ainsi, en appliquant un signal de modulation de largeur d'impulsion PWM (« pulse width modulation ») ayant un rapport cyclique et un courant de crête donnés, au convertisseur à découpage. En adaptant la fréquence, le rapport cyclique et le courant de crête du signal de modulation de largeur d'impulsion, une intensité de courant moyenne prédéterminée peut ainsi être obtenue au niveau du convertisseur. Ceci implique, au niveau des sources lumineuses alimentées, qu'un flux lumineux d'une intensité correspondante à l'intensité moyenne du courant qui les traverse est émis. Plus l'intensité moyenne du courant qui traverse les sources lumineuses est importante, plus l'intensité du flux lumineux émis par 3062258 2 les sources lumineuses est importante. Une telle architecture permet donc de tamiser l'intensité du flux lumineux par les sources lumineuses en modifiant les paramètres d'un signal PWM. Comme la fréquence d'un signal PWM est généralement élevée, le flux lumineux émis sera pulsé à cette même fréquence, et les pulsations ne sont pas 5 perceptibles par l'oeil humain. Le système visuel humain se distingue par une perception de type intégrale et perçoit, par rapport à un flux lumineux constant et non-pulsé, un flux d'une intensité lumineuse constante mais réduite. Le nombre de LEDs requis par projecteur dans un véhicule automobile s'accroît, avec un 10 besoin de gestion individuelle des flux lumineux émis par chaque LED. Ceci implique qu'il est nécessaire de générer un grand nombre de signaux PWM. De manière connue chaque signal PWM est généré par un élément microcontrôleur. Cependant, le nombre de canaux disponibles par élément microcontrôleur est limité et typiquement inférieur à vingt. L'utilisation d'une pluralité d'éléments microcontrôleurs en parallèle est une solution 15 onéreuse qui requiert un volume physique important dans l'environnement restreint d'un projecteur de véhicule automobile. Il existe donc un besoin d'une solution qui permet d'obtenir quarante voire plus de signaux PWM selon le nombre de LEDs envisagé, tout en maintenant une empreinte physique restreinte. 20 L'invention a pour objectif de pallier au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. L'invention a pour objet un module de commande d'une pluralité de composants électroniques, notamment d'une pluralité de sources lumineuses d'un véhicule automobile. Le module de commande est remarquable en ce qu'il est configuré à émettre une pluralité 25 de signaux de modulation de largeur d'impulsion destinés à commander des dispositifs de pilotage de l'alimentation électrique desdits composants électroniques. Le module comprend une unité de commande configurée pour générer un signal de commande primaire en fonction d'au moins une consigne d'alimentation, notamment en tension et/ou en courant, et une unité à décalage comprenant plusieurs sorties. L'unité à décalage est 30 configurée à recevoir ledit signal de commande primaire par portions, de manière temporellement décalée. Elle émet une partie de chaque portion reçue sur une des sorties, de manière à ce que chaque sortie génère un des signaux de modulation de largeur d'impulsion. 35 De préférence, chaque portion du signal de commande primaire peut comprendre autant de valeurs qu'il a de sorties sur l'unité à décalage. 3062258 3 L'unité de commande peut de préférence comprendre un élément microcontrôleur. Alternativement ou de manière complémentaire, l'unité de commande peut comprendre un élément de type ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit », littéralement « circuit intégré propre à une application »), ou encore d'un élément de type 5 FPGA (acronyme de l'anglais « Field-Programmable Gate Array » ou encore « réseau de portes programmables in situ »). Alternativement, l'unité à décalage peut comprendre un registre à décalage. 10 L'unité à décalage est réalisée par un composant électronique programmable. Il peut s'agir d'un composant FPGA (« Field Programmable Gate Array »). De préférence, l'unité à décalage peut comprendre trois entrées de signaux : data, latch et clock, lesdits signaux étant fournis par l'unité de commande. 15 De préférence, le signal data peut comprendre le signal de commande primaire, et l'impulsion latch a, sur une période du signal de commande primaire, une fréquence équivalente à l'inverse du nombre de rapports cycliques différents que les signaux de modulation de largeur d'impulsion peuvent prendre, le contenu de l'unité à décalage étant 20 basculé vers ses sorties à la réception d'une impulsion latch. De préférence, une valeur du signal de commande primaire peut être chargée dans l'unité à décalage à la réception de chaque impulsion du signal clock. 25 L'unité à décalage peut préférentiellement comprendre autant de sorties que le module génère de signaux de modulation de largeur d'impulsion différents. L'invention a également pour objet un dispositif lumineux pour un véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses dont l'alimentation électrique est pilotée 30 par une pluralité de dispositifs de pilotage, et comprenant un module de commande des dispositifs de pilotage qui est configuré à fournir une pluralité de signaux de modulation de largeur d'impulsion aux dispositifs de pilotage. Le dispositif lumineux est remarquable en ce que le module de commande est conforme à l'invention. 35 Les sources lumineuses peuvent de préférence comprendre des sources à élément semi- conducteur électroluminescent. Il peut s'agir de diodes électroluminescentes, LED, ou de diodes Laser. 3062258 4 En utilisant une unité à décalage pour convertir un signal de commande primaire sériel en une pluralité de signaux de commandes parallèles de type PWM, les mesures de l'invention permettent de générer un grand nombre de signaux de commande différents moyennant un 5 générateur unique. Le grand nombre de signaux de commande permet notamment la gestion individuelle des flux lumineux émis par un grand nombre de sources lumineuses électroluminescentes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à 10 l'aide de la description exemplaire et des dessins parmi lesquels : la figure 1 montre de manière schématique un module de commande selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 2 montre de manière schématique l'utilisation d'un des signaux de commande générés à l'aide d'un module de commande selon un mode de 15 réalisation préféré de l'invention ; la figure 3 montre de manière schématique la génération des signaux de commande dans un module de commande selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail 20 pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d'autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif. La figure 1 donne une illustration schématique d'un module de commande 100 selon un 25 mode de réalisation préféré de l'invention. Un tel module de commande est utilisé pour commander une pluralité de sources lumineuses, à titre exemplaire de type diode électroluminescente, LED, d'un véhicule automobile. Le module 100 comprend une unité de commande 110 reliée fonctionnellement à une unité à décalage 120. L'unité de commande 110 est indiquée à titre exemplaire comme étant réalisée par un élément 30 microcontrôleur, et l'unité à décalage 120 est illustrée comme étant un registre à décalage. Ces deux unités peuvent cependant être implémentées par des moyens différents, par exemple par des éléments programmables de type FPGA, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 35 Le module est alimenté en courant électrique par une source de courant interne au véhicule qu'il équipe. L'unité de commande 110 est configurée pour générer un signal de commande primaire 112 sur sa sortie indiquée « Data ». En plus, elle génère un signal d'impulsions 3062258 5 périodiques d'horloge sur la sortie « clock » et un autre signal d'impulsions périodiques sur la sortie « latch ». Le signal 112 est de préférence périodique et la durée de sa période T correspond au nombre de signaux de commande différents à générer en parallèle, multiplié par le nombre de rapports cycliques différents que ces signaux de commande 5 peuvent prendre. Les signaux de sortie de l'unité de commande 110 sont reliés par voie filaire aux entrées de l'unité à décalage 120. Dans l'exemple montré, l'unité à décalage comprend quatre sorties distinctes A, B, C et D. De manière générale, on prévoit un nombre de sorties N (dans 10 l'exemple donné, N =4) équivalent au nombre de signaux de commande différents à générer par le module 100. A chaque coup d'horloge du signal clock, CLK, une valeur du signal de commande primaire 112 est reçue sur l'entrée « Data » et stockée de manière temporaire dans un élément de mémoire relié à une des sorties A, B, C ou D. Tous les éléments de mémoire du registre à décalage 120 comprennent donc une valeur spécifique 15 après N coups d'horloge. Les valeurs contenues dans les mémoires A-D sont des valeurs séquentielles du signal de commande primaire et constituent une portion du signal de commande. Le signal d'impulsion « latch » a, par période T du signal de commande primaire 112, une fréquence égale à l'inverse du nombre de rapports cycliques différents que les signaux de modulation de largeur d'impulsion peuvent prendre (R=4 dans 20 l'exemple). A la réception d'une impulsion du signal latch, le registre à décalage 120 bascule le contenu des éléments de mémoire A-D vers ses sorties respectives. Une partie de la portion du signal de commande primaire enregistré est émise sur chacune des sorties PWM A, PWM B, PWM C et PWM D respectivement. Les valeurs de sorties représentent les premières valeurs des quatre signaux de modulation de largeur d'impulsion générées 25 par le module de commande 100. Le registre reçoit alors les quatre prochaines valeurs séquentielles du signal de commande primaire 112, et ainsi de suite. La figure 2 montre à titre exemplaire l'utilisation d'un des signaux générés PWM A dans un dispositif lumineux d'un véhicule automobile. Le signal de commande PWM A permet de 30 commander l'intensité du flux lumineux émis par les LEDs 10, en agissant sur l'intensité moyenne du courant électrique I qui les traverse, et qui est fourni par le dispositif de pilotage de l'alimentation 130. La figure 3 sert à illustrer en plus de détails les étapes du procédé de génération des 35 signaux PWM A, PWM B, PWM C, et PWM D à partir du signal de commande primaire 112 et moyennant le module de commande 100 de la figure 1. Le signal de commande primaire 112 correspond à la sortie « Data » de l'élément microcontrôleur 110. Selon l'axe 3062258 6 temporel, des portions de signal 112-1, 112-2, 112-3 et 112-4 se suivent. Chaque portion comprend une valeur destinée à figurer dans un des signaux de commande PWM A, PWM B, PWM C, et PWM _D respectivement. Les valeurs successives de chacun des signaux de commande PWM A, PWM B, PWM C, et PWM _D se suivent dans l'ordre des 5 portions 112-1, 112-2, 112-3 et 112-4 du signal de commande primaire 112. Après les quatre premiers coups d'horloge du signal clock, CLK, les quatre valeurs correspondantes à la première portion du signal de commande 112 figurent dans les éléments de mémoire A, B, C, et D du registre à décalage 120. A ce moment, la première 10 impulsion du signal « latch », indiquée par « Latch 1 » est reçue par le registre à décalage, et les valeurs respectives (A=1, B=1, C=1, D=1) sont générées sur les sorties PWM A, PWM B, PWM C, et PWM _D respectivement. Après les quatre prochains coups d'horloge du signal clock, CLK, les quatre valeurs 15 correspondantes à la deuxième portion 112-2 du signal de commande 112 figurent dans les éléments de mémoire A, B, C, et D du registre à décalage 120. A ce moment, la deuxième impulsion du signal « latch », indiquée par « Latch 2 » est reçue par le registre à décalage, et les valeurs respectives (A=1, B=1, C=1, D=0) sont générées sur les sorties PWM A, PWM B, PWM C, et PWM _D respectivement, et ainsi de suite. 20 Il devient apparent que l'exemple donné permet de réaliser des signaux PWM à rapports cycliques ayant des incréments de 25%. Le rapport cyclique du signal PWM _D correspond à 25%, le rapport cyclique du signal PWM _C correspond à 50%, celui du signal PWM _B correspond à 75% et le signal PWM _A a un rapport cyclique de 100%. Il y a donc quatre 25 signaux de commande à quatre rapports cycliques différents possibles en utilisant quatre impulsions latch, et un signal de commande primaire étalé sur seize coups d'horloge. Moyennant la description fonctionnelle et structurelle qui vient d'être donnée, l'homme du métier saura programmer un élément microcontrôleur de manière à implémenter les 30 fonctions selon l'invention, en utilisant ses connaissances générales en informatique. Les paramètres du module selon l'invention (nombre de sorties de l'unité à décalage, fréquence de basculement, résolution des rapports cycliques, design du signal de commande primaire, etc..) peuvent notamment être adaptés selon les applications concrètes visées et selon le nombre de signaux de commande de type PWM nécessité, sans pour autant sortir 35 du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Module de commande (100) d'une pluralité de composants électroniques, notamment d'une pluralité de sources lumineuses (10) d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que le module est configuré à émettre une pluralité de signaux de modulation de largeur d'impulsion (PWM A, PWM B, PWM C, PWM D) destinés à commander des dispositifs de pilotage de l'alimentation électrique (130) desdits composants électroniques; le module comprenant une unité de commande (110) configurée pour générer un signal de commande primaire (112) en fonction d'au moins une consigne d'alimentation, notamment de courant ou de tension, et une unité à décalage (120) comprenant plusieurs sorties (A, B, C, D), l'unité à décalage étant configurée à recevoir ledit signal de commande primaire (112) par portions (112-1, 112-2, 112-3, 112-4) de manière temporellement décalée, et à émettre une partie de chaque portion reçue sur une des sorties, de manière à ce que chaque sortie (A, B, C, D) génère un des signaux de modulation de largeur d'impulsion (PWM A, PWM B, PWM C, PWM D). 2. Module selon la première revendication, caractérisé en ce que chaque portion du signal de commande primaire comprend autant de valeurs qu'il a de sorties sur l'unité à décalage. 3. Module selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité de commande comprend un élément microcontrôleur. 4. Module selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité à décalage comprend un registre à décalage. 5. Module selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité à décalage est réalisée par un composant électronique programmable. 6. Module selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité à décalage comprend trois entrées de signaux : data, latch et clock, lesdits signaux étant fournis par l'unité de commande. 3062258 8 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que signal data comprend le signal de commande primaire, et en ce que l'impulsion latch a, sur une période du signal de commande primaire une fréquence équivalente à l'inverse du nombre de rapports cycliques différents que les signaux de modulation de largeur d'impulsion 5 peuvent prendre, le contenu de l'unité à décalage étant basculé vers ses sorties à la réception d'une impulsion latch. 8. Module selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une valeur du signal de commande primaire est chargée dans l'unité à décalage à la réception de 10 chaque impulsion du signal clock. 9. Module selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'unité à décalage comprend autant de sorties que le module génère de signaux de modulation de largeur d'impulsion différents. 15 10. Dispositif lumineux pour un véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses dont l'alimentation électrique est pilotée par une pluralité de dispositifs de pilotage, et comprenant un module de commande des dispositifs de pilotage qui est configuré à fournir une pluralité de signaux de modulation de largeur 20 d'impulsion aux dispositifs de pilotage, caractérisé en ce que le module de commande est conforme à une des revendications 1 à 9. 11. Dispositif lumineux selon la revendication 10, caractérisé en ce que les sources lumineuses comprennent des sources à élément semi-conducteur 25 électroluminescent.