Brevet FR3056347A1 — publié le 20180323

Unité électronique de commande, dispositif électronique et système associés DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne l'alimentation des dispositifs électroniques déportés, par exemple au sein d'un véhicule. Elle concerne plus particulièrement une unité électronique de commande, ainsi qu'un dispositif électronique et un système associés. L'invention s'applique particulièrement avantageusement dans le cas où le dispositif électronique consomme une puissance électrique relativement élevé, par exemple lorsque ce dispositif électronique comprend un moyen d'illumination. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans les systèmes utilisant un dispositif électronique déporté (par exemple une caméra) par rapport à un équipement de commande de ce dispositif, on utilise un câble de transmission de données pour échanger des données entre le dispositif électronique déporté et l'équipement de commande. Lorsque le dispositif électronique déporté nécessite une alimentation de puissance pour son fonctionnement (comme c'est le cas par exemple des caméras basées sur le temps de vol, en anglais "Time-Of-Flight Cameras", qui intègrent un moyen d'illumination de la scène observée), on utilise en outre un câble de puissance pour transmettre un courant d'intensité élevée de l'équipement de commande (ou d'une autre source d'alimentation électrique) vers le dispositif électronique déporté, le câble de transmission de données n'étant en général pas adapté à la transmission d'un tel courant. L'utilisation de deux câbles n'est pourtant pas souhaitable puisqu'elle multiplie le nombre de connecteurs nécessaires et le nombre de câbles dans l'environnement concerné. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose une unité électronique de commande comprenant un connecteur comprenant au moins un contact, un circuit élévateur de tension alimenté par une tension d'entrée et conçu pour délivrer au niveau dudit contact une tension de sortie supérieure à ladite tension d'entrée, et un circuit de conversion relié audit contact pour traiter des signaux électriques présents sur ledit contact et représentatifs de données traitées par l'unité électronique de commande. Une telle unité électronique de commande délivre ainsi une tension 3056347 2 élevée au niveau du contact du connecteur, ce qui permet de transmettre une puissance électrique importante dans un câble connecté à ce connecteur, même avec un courant limité dans ce câble. Selon d'autres caractéristiques envisageables à titre optionnel (et donc 5 non limitatif) : - le circuit élévateur de tension et le circuit de conversion sont chacun reliés audit contact par l'intermédiaire d'un filtre ; - une borne d'alimentation pour connexion à une batterie porte ladite tension d'entrée ; 10 - la tension de sortie est supérieure à 20 V ; - l'unité électronique de commande comprend une unité de traitement conçue pour traiter lesdites données ; - le circuit de conversion est un convertisseur série-parallèle relié à l'unité de traitement ; 15 - l'unité électronique de commande comprend un circuit d'alimentation alimenté par ladite tension d'entrée et produisant une tension d'alimentation de l'unité de traitement. L'invention propose également un dispositif électronique comprenant un connecteur comprenant au moins un contact, un circuit abaisseur de tension 20 agencé pour recevoir en entrée une tension présente au niveau dudit contact et conçu pour produire au moins une tension inférieure à la tension présente au niveau dudit contact, et un circuit de conversion relié audit contact pour traiter des signaux électriques présents sur ledit contact et représentatifs de données traitées par le dispositif électronique. 25 Le circuit abaisseur de tension et le circuit de conversion peuvent être chacun reliés audit contact par l'intermédiaire d'un filtre. La tension présente au niveau dudit contact est par exemple supérieure à 20 V. Le dispositif électronique comprend un moyen d'illumination alimenté par 30 le circuit abaisseur de tension, comme c'est le cas par exemple lorsque le dispositif électronique est une caméra basée sur le temps de vol ou un écran. L'invention propose également un système comprenant une telle unité électronique de commande, un tel dispositif électronique et un câble reliant le connecteur de l'unité électronique de commande et le connecteur du dispositif 3056347 3 électronique. Autrement dit, l'invention propose un système comprenant une unité électronique de commande avec un premier connecteur comprenant au moins un premier contact, un dispositif électronique avec un second connecteur comprenant 5 au moins un second contact, et un câble reliant le premier connecteur et le second connecteur, dans lequel l'unité électronique de commande comprend un circuit élévateur de tension alimenté par une tension d'entrée et conçu pour délivrer au niveau dudit premier contact une tension de sortie supérieure à ladite tension d'entrée, et un premier circuit de conversion relié audit premier contact pour traiter 10 des signaux électriques présents sur ledit premier contact et représentatifs de données traitées par l'unité électronique de commande, et dans lequel le dispositif électronique comprend un circuit abaisseur de tension agencé pour recevoir en entrée une tension présente au niveau dudit second contact et conçu pour produire au moins une tension inférieure à la tension présente au niveau dudit 15 second contact, et un second circuit de conversion relié audit second contact pour traiter des signaux électriques présents sur ledit second contact et représentatifs de données traitées par le dispositif électronique. Dans un tel système, le câble permet d'une part l'échange de données entre l'unité électronique de commande et le dispositif électronique, et d'autre part 20 l'alimentation électrique du dispositif électronique par l'unité électronique de commande, ce avec une puissance importante sans nécessiter un courant élevé grâce à l'utilisation d'une tension élevée par le circuit élévateur de tension. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre 25 d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur le dessin annexé, la figure 1 représente schématiquement certains éléments d'un système électronique embarqué dans un véhicule selon l'invention. Un tel système comprend une unité électronique de commande 1 et un 30 dispositif électronique (ici une caméra 2) reliés par un câble 3 (ici un câble coaxial). Ces éléments sont alimentés par la batterie 4 du véhicule (ici un véhicule automobile), comme expliqué plus loin. Par mesure de simplification, la connexion des différents circuits au potentiel de masse n'a pas été représentée en figure 1 (sauf pour la batterie 4). Il 3056347 4 est bien entendu qu'en vue de leur alimentation électrique, les différents circuits sont en pratique connectés à un fil d'alimentation, comme représenté en figure 1, et à un fil de masse (non représenté). De même, le câble 3 comprend, en plus du fil représenté en figure 1 (qui 5 correspond à l'âme du câble coaxial), un fil de masse (non représenté, correspondant à la tresse du câble coaxial) pour établir une masse commune à l'unité électronique de commande 1 et au dispositif électronique 2. L'unité électronique de commande 1 comprend une borne d'alimentation 11, un circuit élévateur de tension 12, un circuit d'alimentation 14, une unité de 10 traitement 15, un circuit de conversion 16, un filtre 18 et un connecteur présentant un contact 19 pour connexion au câble 3. La borne d'alimentation 11 est reliée à la batterie 4 et est donc portée à un potentiel égal à la tension nominale Vbatt de la batterie 4 (le potentiel de masse ou potentiel de référence valant 0 V). La tension nominale Vbatt est 15 typiquement comprise entre 10 V et 15 V, et vaut par exemple 13 V. Le circuit élévateur de tension 12 est conçu pour générer au niveau de sa sortie O une tension supérieure à la tension reçue sur son entrée I (typiquement supérieure au double de la tension reçue sur son entrée I). Le circuit élévateur de tension 12 est ici un convertisseur continu-continu, par exemple de 20 type convertisseur Boost. La tension Vh sur la sortie O du circuit élévateur de tension 12 est donc supérieure à la tension nominale Vbatt de la batterie 4 (typiquement supérieure au double de la tension nominale Vbatt de la batterie 4). Dans l'exemple décrit ici, la tension Vh vaut (environ) 39 V, soit le triple de la tension nominale Vbatt de la 25 batterie 4. De manière générale, la tension Vh produite par le circuit élévateur de tension 12 vaut par exemple au moins 20 V. Le circuit d'alimentation 14 est quant à lui conçu pour générer, à partir de la tension nominale Vbatt de la batterie 4, une tension d'alimentation Vcc de certains circuits électroniques de l'unité électronique de commande 1 (notamment 30 pour alimentation de l'unité de traitement 15 et éventuellement en outre du circuit de conversion 16). Le circuit d'alimentation 14 est ici un circuit abaisseur de tension (la tension d'alimentation Vcc étant typiquement comprise entre 1 V et 5 V). L'unité de traitement 15 est ici un microcontrôleur comprenant un 3056347 5 processeur (par exemple un processeur vidéo) et au moins une mémoire pour le traitement des données manipulées par l'unité électronique de commande 1, en particulier les données (représentant ici des images ou des séquences d'images) reçues du dispositif électronique 2 comme décrit plus bas. 5 En variante, l'unité de traitement 15 pourrait être réalisée sous la forme d'un circuit intégré à application spécifique (ou ASIC pour "Application Specific Integrated Circuit'). Le circuit de conversion 16 est ici un convertisseur série-parallèle (ou "deserialize?' selon l'appellation anglo-saxonne) conçu pour convertir en signaux 10 parallèles (délivrés sur un bus B relié à l'unité de traitement 15) les signaux série reçus en provenance du contact 19 du connecteur (ici via le filtre 18). On remarque que ces signaux série sont ceux présents sur une liaison série S établie (via le câble 3) entre le circuit de conversion 16 de l'unité électronique de commande 1 et un circuit de conversion 26 du dispositif 15 électronique 2 décrit plus bas. De tels signaux série sont formés par un train de bits, généralement avec un débit élevé (typiquement supérieur à 100 Mbps). En variante, le circuit de conversion 16 pourrait être un démodulateur conçu pour convertir un signal modulé à une fréquence élevée, présent sur le 20 contact 19 du connecteur, en un flux de données destiné à l'unité de traitement 15. Par ailleurs, comme également mentionné plus bas, la liaison série S peut en pratique être bidirectionnelle ; le circuit de conversion 16 est dans ce cas également conçu pour émettre, au niveau du contact 19 du connecteur, un train 25 de bits représentant des données (ou commandes) reçues de l'unité de traitement 15 via le bus B. Le filtre 18 comporte une borne basse-fréquence L, une borne haute-fréquence H et une borne commune C. Le filtre 18 (typiquement un filtre analogique) est conçu pour que la borne basse-fréquence L porte une 30 composante basse-fréquence du signal présent sur la borne commune C et pour que la borne haute-fréquence H porte une composante haute-fréquence du signal présent sur la borne commune C. Comme visible en figure 1, la borne basse-fréquence L est reliée à la sortie O du circuit élévateur de tension 12, la borne haute-fréquence H est reliée 3056347 6 au circuit de conversion 16 (précisément ici à l'entrée série du circuit de conversion 16) et la borne commune C est reliée au contact 19 du connecteur. Ainsi, la tension au niveau du contact 19 (et par conséquent celle présente dans le câble 3) est composée de la tension Vh générée par le circuit 5 élévateur de tension 12 (tension Vh qui vaut ici 39 V) et des signaux série S représentant les données échangées entre l'unité électronique de commande 1 et le dispositif électronique 2. Grâce à l'utilisation d'une tension Vh élevée (typiquement supérieure à 20 V), on peut transférer via le câble 3 une puissance électrique importante 10 (supérieure à 20 W dans le cas précité) avec un courant limité (1 A maximum dans le cas précité). Dans l'exemple décrit ici, avec une tension Vh valant 39 V, on peut transmettre une puissance électrique allant jusqu'à 39 W sans excéder le courant maximum de 1 A dans le câble 3. Le dispositif électronique 2 (comme déjà indiqué, ici, une caméra) 15 comprend un connecteur présentant un contact 21, un filtre 28, un circuit abaisseur de tension 22, un moyen d'illumination 23, un capteur d'image 24, une unité de commande 25 et un circuit de conversion 26. Dans l'exemple décrit ici, le dispositif électronique 2 est une caméra tridimensionnelle fonctionnant sur le principe du temps de vol (ou caméra TOF 20 pour "Time Of Flight") : le moyen d'illumination 23 (par exemple des diodes électroluminescentes) émet un rayonnement (par exemple infrarouge) en direction de la scène observée à un instant prédéfini (ou selon une modulation prédéfinie) et on peut ainsi déterminer, par mesure au niveau du capteur d'image 24, le temps de trajet (ou temps de vol) du rayonnement de la caméra 2 jusqu'au premier objet 25 rencontré et, après réflexion sur cet objet, de l'objet à la caméra, ce temps étant représentatif de la distance séparant l'objet de la caméra 2. On comprend qu'un tel moyen d'illumination 23 consomme un courant important, typiquement un courant d'intensité supérieure à 2 A. Le capteur d'image 24 comprend une matrice de pixels et est en général 30 associé à une optique (non représentée) de sorte que chaque pixel de la matrice corresponde à une direction d'observation de l'environnement situé devant la caméra 2. Le moyen d'illumination 23 et le capteur d'image 24 sont commandés (de manière synchronisée) par l'unité de commande 25, afin de pouvoir estimer, pour 3056347 7 chaque pixel, le temps de vol associé au pixel concerné (et d'en déduire la distance du premier objet rencontré dans la direction d'observation associée à ce pixel). Le circuit de conversion 26 est relié par un bus B' au capteur d'image 24. 5 Le circuit de conversion 26 est ici un convertisseur parallèle-série conçu pour convertir en un train de bits (signal série S), généralement de fréquence élevée (par exemple supérieure à 100 Mbps), les signaux parallèles reçus en entrée, ici les signaux représentatifs des images (ou séquences d'images) acquises produits par le capteur d'image 24. 10 Comme déjà indiqué, la liaison série S peut être bidirectionnelle et le circuit de conversion 26 peut également recevoir (en provenance du contact 21 du connecteur, ici via le filtre 28) des données ou des commandes destinées au capteur d'image 24 (ou éventuellement au circuit de commande 25). Par ailleurs, selon la variante déjà mentionnée, le circuit de conversion 15 26 pourrait être un modulateur conçu pour convertir en un signal modulé à une fréquence élevée, délivré sur le contact 21 du connecteur, des données reçues du capteur d'image 24. Le filtre 28 comporte une borne basse-fréquence L', une borne haute-fréquence H' et une borne commune C'. Le filtre 28 (typiquement un filtre 20 analogique) est conçu pour que la borne basse-fréquence L' porte une composante basse-fréquence du signal présent sur la borne commune C' et pour que la borne haute-fréquence H' porte une composante haute-fréquence du signal présent sur la borne commune C'. Comme visible en figure 1, la borne commune C' est reliée au contact 21 25 du connecteur, la borne basse-fréquence L' est reliée au circuit abaisseur de tension 22 et la borne haute-fréquence H' est reliée au circuit de conversion 26 (précisément ici à la sortie série du circuit de conversion 26). Ainsi, la tension au niveau du contact 21 (c'est-à-dire celle présente dans le câble 3) étant composée comme déjà indiqué de la tension Vh et des signaux 30 série S, le filtre 28 permet de délivrer la tension Vh (qui est une tension continue) au circuit abaisseur de tension 22 tout en permettant le passage des signaux série S du circuit de conversion 26 vers le contact 21. Le circuit abaisseur de tension 22 est conçu pour convertir la tension continue Vh reçue en entrée (ici du contact 21 via le filtre 28) en au moins une 3056347 8 tension continue V1, V2, V3 de valeur inférieure à cette tension d'entrée Vh. Comme déjà indiqué, la tension reçue en entrée (ou tension d'entrée) Vh vaut de préférence au moins 20 V afin de permettre le transport dans le câble 3 d'une puissance électrique élevée avec un courant limité. 5 Le circuit abaisseur de tension 22 est par exemple en pratique un convertisseur continu-continu, ici de type convertisseur Buck. Comme visible en figure 1, le circuit abaisseur de tension 22 produit trois tensions continues V1, V2, V3 dans l'exemple décrit : - une première tension continue V1 permettant l'alimentation électrique 10 du moyen d'illumination 23 (le moyen d'illumination 23 consommant ici plus de 80% de la puissance électrique transmise dans le câble 3) ; - une seconde tension continue V2 permettant l'alimentation électrique du capteur d'image 24 ; - une troisième tension continue V3 permettant l'alimentation électrique 15 de l'unité de commande 25. En pratique, chaque tension continue V1, V2, V3 produite par le circuit abaisseur de tension 22 a une valeur inférieure à 12 V. REVENDICATIONS1. Unité électronique de commande (1) comprenant : - un connecteur comprenant au moins un contact (19) ; - un circuit élévateur de tension (12) alimenté par une tension d'entrée (Vbatt) et conçu pour délivrer au niveau dudit contact (19) une tension de sortie (Vh) supérieure à ladite tension d'entrée (Vbatt) ; et - un circuit de conversion (16) relié audit contact (19) pour traiter des signaux électriques (S) présents sur ledit contact (19) et représentatifs de données traitées par l'unité électronique de commande (1). 2. Unité électronique de commande selon la revendication 1, dans laquelle le circuit élévateur de tension (12) et le circuit de conversion (16) sont chacun reliés audit contact (19) par l'intermédiaire d'un filtre (18). 3. Unité électronique de commande selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle une borne d'alimentation (11) pour connexion à une batterie (4) porte ladite tension d'entrée (Vbatt). 4. Unité électronique de commande selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la tension de sortie (Vh) est supérieure à 20 V. 5. Unité électronique de commande selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une unité de traitement (15) conçue pour traiter lesdites données. 6. Unité électronique de commande selon la revendication 5, dans laquelle le circuit de conversion (16) est un convertisseur série-parallèle relié à l'unité de traitement (15). 7. Unité électronique de commande selon la revendication 5 ou 6, comprenant un circuit d'alimentation (14) alimenté par ladite tension d'entrée (Vbatt) et produisant une tension d'alimentation (Vcc) de l'unité de traitement (15). 8. Dispositif électronique (2) comprenant : 3056347 10 - un connecteur comprenant au moins un contact (21) ; - un circuit abaisseur de tension (22) agencé pour recevoir en entrée une tension (Vh) présente au niveau dudit contact (21) et conçu pour produire au moins une tension (V1 ; V2 ; V3) inférieure à la tension (Vh) présente au niveau 5 dudit contact (21) ; et - un circuit de conversion (26) relié audit contact (21) pour traiter des signaux électriques (S) présents sur ledit contact (21) et représentatifs de données traitées par le dispositif électronique (2). 10 9. Dispositif électronique selon la revendication 8, dans lequel le circuit abaisseur de tension (22) et le circuit de conversion (26) sont chacun reliés audit contact par l'intermédiaire d'un filtre (28). 10. Dispositif électronique selon la revendications 8 ou 9, dans lequel la 15 tension (Vh) présente au niveau dudit contact (21) est supérieure à 20 V. 11. Dispositif électronique selon l'une des revendications 8 à 10, comprenant un moyen d'illumination (23) alimenté par le circuit abaisseur de tension (22). 12. Système comprenant une unité électronique de commande (1) selon l'une des revendications 1 à 7, un dispositif électronique (2) selon l'une des revendications 8 à 11, et un câble (3) reliant le connecteur de l'unité électronique de commande (1) et le connecteur du dispositif électronique (2). 20 25