Brevet FR3090245A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio Domaine technique [0001] L'invention concerne les procédés et dispositifs de contrôle de l'alimentation d'un ou plusieurs amplificateurs audios pour véhicules, notamment de type automobile. Arrière-plan technologique [0002] Les systèmes audios embarqués dans les véhicules automobiles fournissent aux conducteurs de véhicules qui en sont équipés la possibilité d'écouter tout contenu audio enregistré ou diffusé. Un système audio embarqué dans un véhicule comprend de manière générale une unité de tête, un amplificateur et une ou des enceintes de hautparleur(s). [0003] L'unité de tête est généralement placée sur le tableau de bord et réunit plusieurs fonctions, comme par exemple le contrôle du volume global du système et les différentes sources audios dans un véhicule (autoradio par exemple). Le contrôle se fait avantageusement par l'intermédiaire d'une interface utilisateur, par exemple via un écran tactile et/ou par l'émission de commandes vocales. L'unité de tête permet également de contrôler des lecteurs multimédias comme un lecteur MP3 ou un Smartphone (ou en français « téléphone intelligent ») ou de naviguer dans le contenu d'un lecteur USB (de l'anglais « Universal Serial Bus » ou « Bus Universel en Série » en français) qui est connecté à l'autoradio. [0004] L'amplificateur audio est un amplificateur électronique configuré pour amplifier un signal électrique audio afin d'obtenir une puissance suffisante pour faire vibrer un ou plusieurs haut-parleurs et générer des sons correspondant au signal audio à reproduire. [0005] Un amplificateur audio d'un véhicule est soit alimenté par la tension batterie du véhicule, soit par une alimentation boostée dont la tension est fixée à une tension généralement supérieure à la tension nominale de la batterie (par exemple une tension de 18 V pour une tension nominale de 14V). L'avantage de l'alimentation boostée est qu'elle permet de supprimer les distorsions du signal audio à reproduire. Un inconvénient est que cette solution induit une puissance dissipée très importante lorsque l'écart entre la tension batterie et la tension boostée est élevé, II est alors nécessaire de prévoir des radiateurs pour dissiper la chaleur induite par la puissance dissipée, ce qui alourdit le véhicule et augmente sa consommation de carburant. Par ailleurs, l'augmentation du signal audio par l'alimentation boostée peut dégrader prématurément le ou les haut-parleurs. Résumé de l'invention 2 [0006] Un objet de la présente invention est d'améliorer le contrôle de l'alimentation des amplificateurs audios dans un véhicule. [0007] Un autre objet de l'invention est d'améliorer la fiabilité du système audio en général, notamment celle de l'amplificateur et/ou celle des haut-parleurs. [0008] Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio. A cet effet, le procédé comprend les étapes de : [0009] - détermination d'un niveau de tension de batterie d'un véhicule ; [0010] - contrôle d'une tension de consigne de l'alimentation de l'amplificateur audio en fonction d'information d'environnement du véhicule, les informations d'environnement comprenant le niveau de tension de batterie et une information représentative d'un volume de signal audio à restituer, l'alimentation étant une alimentation à découpage configurée pour convertir une tension continue en une autre tension continue de plus faible et/ou de plus grande valeur. [0011] Selon une variante, le procédé comprend en outre l'étape de contrôle du courant de limitation de l'alimentation en fonction des paramètres d'environnement du véhicule. [0012] Selon une autre variante, les informations d'environnement appartiennent à un ensemble d'informations comprenant : [0013] - une information représentative du fonctionnement du moteur du véhicule ; et/ou [0014] - une information représentative du niveau sonore du bruit environnant à l'intérieur du véhicule ; et/ou [0015] - une information représentative d'au moins une caractéristique de charge alimentée par le dit amplificateur audio. [0016] Selon encore une variante, la tension de consigne est diminuée si le niveau de tension de batterie est inférieur à une valeur seuil. [0017] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio, un tel dispositif comprenant : [0018] - des moyens de détermination d'un niveau de tension de batterie d'un véhicule ; [0019] - des moyens de contrôle d'une tension de consigne de l'alimentation de l'amplificateur audio en fonction d'information d'environnement du véhicule, les informations d'environnement comprenant le niveau de tension de batterie et une information représentative d'un volume de signal audio à restituer, l'alimentation étant une alimentation à découpage configurée pour convertir une tension continue en une autre tension continue de plus faible et/ou de plus grande valeur. [0020] Selon une variante, le dispositif comprend en outre des moyens de contrôle du courant de limitation de ladite alimentation en fonction (lesdits paramètres d'environnement du véhicule. [0021] Selon une autre variante, les informations d'environnement appartiennent à un ensemble d'informations comprenant : 3 [0022] - une information représentative du fonctionnement du moteur du véhicule ; et/ou [0023] - une information représentative du niveau sonore du bruit environnant à l'intérieur du véhicule ; et/ou [0024] - une information représentative d'au moins une caractéristique de charge alimentée par ledit amplificateur audio. [0025] Selon encore une variante, la tension de consigne est diminuée si ledit niveau de tension de batterie est inférieur à une valeur seuil. [0026] Selon un troisième aspect, l'invention concerne un système audio comprenant le dispositif de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio tel que décrit ci-dessus selon le deuxième aspect de l'invention, une alimentation à découpage, par exemple de type BUCK-BOOST, configurée pour convertir une tension continue en une autre tension continue de plus faible et/ou de plus grande valeur, et un amplificateur audio contrôlé par le dispositif décrit ci-dessus. [0027] Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un véhicule, par exemple de type au- tomobile, comprenant le dispositif de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio tel que décrit ci-dessus selon le deuxième aspect de l'invention. [0028] Selon un cinquième aspect, l'invention concerne un programme d'ordinateur qui comporte des instructions adaptées pour l'exécution des étapes du procédé selon le premier aspect de l'invention, ceci notamment lorsque le programme d'ordinateur est exécuté par au moins un processeur. [0029] Un tel programme d'ordinateur peut utiliser n'importe quel langage de pro- grammation, et être sous la forme d'un code source, d'un code objet, ou d'un code intermédiaire entre un code source et un code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. [0030] Selon un sixième aspect, l'invention concerne un support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon le premier aspect de l'invention. [0031] D'une part, le support d'enregistrement peut être n'importe quel entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une mémoire ROM, par exemple un CD-ROM ou une mémoire ROM de type circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique ou un disque dur. [0032] D'autre part, ce support d'enregistrement peut également être un support trans- missible tel qu'un signal électrique ou optique, un tel signal pouvant être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio classique ou hertzienne ou par faisceau laser autodirigé ou par d'autres moyens. Le programme d'ordinateur selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. [0033] Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme d'ordinateur est incorporé, le circuit intégré étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question. Brève description des figures [0034] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description des modes de réalisation non limitatifs de l'invention ci-après, en référence aux figures 1 et 2 annexées, sur lesquelles : [0035] [fie.11 illustre de façon schématique un dispositif de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio, selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention ; [0036] [fie.21 illustre un organigramme des différentes étapes d'un procédé de contrôle d'alimentation d'un amplificateur audio, selon un exemple de réalisation particulier de la présente invention. Description des modes de réalisation [0037] Un procédé de contrôle de l'alimentation d'un ou plusieurs amplificateurs audios ainsi que le dispositif et/ou le système associés vont maintenant être décrits dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 et 2. [0038] Selon un exemple particulier et non limitatif de réalisation de l'invention, un procédé de contrôle de l'alimentation d'un amplificateur audio comprend la détermination ou la mesure d'un niveau de tension de la batterie embarquée dans un véhicule, par exemple un véhicule de type automobile. Le niveau de tension d'une batterie est par exemple compris entre une première valeur égale à par exemple 0 V ou 13.2 V et une deuxième valeur égale à par exemple 14 V ou 16 V. Le niveau de batterie ainsi déterminé est utilisé pour contrôler, par exemple ajuster, la tension de consigne de l'alimentation de l'amplificateur audio. La tension de consigne de l'alimentation est également fonction du volume d'un signal audio à restituer dans le véhicule, par l'intermédiaire d'enceintes de haut-parleur(s) alimentées par l'amplificateur audio. Le niveau de batterie et le volume du signal audio à restituer sont appelés informations d'environnement du véhicule dans la suite de la description. L'alimentation correspond avantageusement à une alimentation de type BUCK-BOOST, c'est-à-dire une alimentation à découpage configurée pour convertir une tension continue reçue en entrée de l'alimentation en une autre tension continue (en sortie de l'alimentation) de plus faible valeur ou de plus grande valeur que la tension reçue en entrée. La tension ainsi convertie est utilisée pour alimenter l'amplificateur audio. 100391 Ajuster l'alimentation de l'amplificateur audio en fonction notamment du niveau de tension de la batterie permet par exemple d'économiser la batterie, notamment lorsque la tension de cette dernière est faible. D'autres avantages apparaitront à la lecture de la présente description. [0040] Un dispositif configure pour la mise en oeuvre du procédé est également décrit. [0041] La figure 1 illustre un dispositif de contrôle 10 de l'alimentation d'un amplificateur audio 12, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. [0042] Le dispositif de contrôle 10 est avantageusement embarqué dans un véhicule, par exemple de type automobile, et alimenté par une ou plusieurs batteries 11. La batterie 11 est un accumulateur électrique fournissant de l'énergie électrique au véhicule. La batterie 11 est par exemple un ensemble d'accumulateurs au plomb-acide sulfurique fournissant par exemple une tension nominale de 12,6 V. La batterie 11 est considérée comme étant déchargée lorsque sa tension est inférieure à 10,8 V ou 10V par exemple. Selon un autre exemple, la batterie 11 est un ensemble d'accumulateurs lithium-ion. [0043] Le dispositif de contrôle 10 comprend des éléments 101, 102, 104 et 105 configurés pour le contrôle de la tension de la batterie et pour contrôler l'alimentation de l'amplificateur audio 12 en fonction de la tension batterie et du volume du signal audio à restituer. Les éléments 101, 102, 104 et 105 du dispositif 10, individuellement ou en combinaison, peuvent être intégrés dans un unique circuit intégré, dans plusieurs circuits intégrés, et/ou dans des composants discrets. Les éléments 101, 102, 104 et 105 du dispositif 10 peuvent être réalisés sous la forme de circuits électroniques ou de modules logiciels (ou informatiques) ou encore d'une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. [0044] L'élément 101 est par exemple un microcontrôleur, c'est-à-dire un circuit intégré comprenant un ou plusieurs des éléments suivants : processeur(s), mémoire morte et/ou mémoire vive, interfaces d'entrées-sorties. Le ou les processeurs correspondent par exemple à un ou plusieurs CPUs ((le l'anglais « Central Processing Unit » ou en français « Unité centrale de traitement ») ou GPUs ((le l'anglais « Graphics Processing Unit » ou en français « Unité de traitement graphique »). Une mémoire morte est par exemple de type ROM (de l'anglais « Read-Only Memory » ou en français « mémoire morte »), EPROM (de l'anglais « Erasable Programmable Read-Only Memory » ou en français « mémoire morte effaçable et programmable »), EEPROM ((le l'anglais Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory » ou en français « mémoire morte effaçable électriquement et programmable »), ou mémoire flash. Une mémoire vive est par exemple une mémoire de type RAM ((le l'anglais « Random Access Memory » ou en français « mémoire à accès aléatoire »). Ces éléments sont reliés par un ou plusieurs bus, par exemple un bus d'adresse, un bus de données et/ou un bus de contrôle. Lorsque les éléments 101, 102, 104 et 105 sont intégrés au microcontrôleur 101, les éléments 102, 104 et 105 correspondent par exemple à des éléments logiciels stockés en mémoire du microcontrôleur, les instructions de ces éléments logiciels étant exécutées et interprétées par le ou les processeurs du microcontrôleur. 6 [0045] L'élément 101 reçoit un flux dc données audio, par exemple un signal audio, via une interface 1001. L'interface est par exemple de type 125 (ou IIS) (de l'anglais « Integrated Interchip Sound » ou en français « Son entre puces intégré ») qui correspond à un standard d'interface électrique de type bus série pour connecter des matériels audios numériques ensemble. Une telle interface permet de transporter une représentation numérique du signal audio en MIC (« Modulation par Impulsion et Codage » ou en anglais PCM « Pulse Code Modulation »). L'élément 101 peut alors déterminer la consigne de volume audio à restituer désirée par l'utilisateur, le volume étant par exemple contrôlé par l'utilisateur via l'interface utilisateur de l'unité de tête. L'élément 101 peut également déterminer le niveau d'enveloppe du signal audio. [0046] Le signal audio est également transmis à l'amplificateur audio 12 pour amplification. [0047] L'élément 102 surveille le niveau de tension de la batterie 11. Le niveau de tension de la batterie 11 est par exemple obtenue en mesurant la tension aux bornes de la batterie, en divisant cette tension via un point diviseur de tension pour l'abaisser à un niveau admissible (par exemple à une valeur comprise entre 0 et 5V) en entrée d'un convertisseur analogique numérique pour obtenir en sortie une valeur numérique représentative de la tension de la batterie et interprétable par l'élément 101. [0048] L'élément 101 ajuste le niveau de tension du convertisseur de type BUCK-BOOST 103 (ou équivalent) du dispositif 10. Par exemple, l'élément 101 contrôle le niveau de tension du convertisseur en ajustant la boucle d'asservissement de l'alimentation 103 en fonction des variables ou informations d'environnement, c'est-à-dire en fonction d'au moins le niveau de tension de la batterie 11 et en fonction du volume du signal audio à restituer. Le contrôle se fait via l'élément 104 qui contrôle la tension du convertisseur 103. Par exemple, si le niveau de tension de la batterie est inférieur à la tension nominale de la batterie, alors l'élément 101 contrôle le convertisseur 103 pour diminuer la tension d'alimentation de l'amplificateur audio 12, de manière à économiser la batterie. Cela a pour conséquence de ne pas respecter la consigne de volume sonore souhaitée par l'utilisateur. Par exemple, si le niveau de tension de la batterie est inférieur de 10 % à la tension nominale, l'élément 101 peut contrôler la tension de consigne du convertisseur 103 de manière à réduire le volume sonore de 10 % ou 15 % ou 20%. A contrario, si le niveau de tension de la batterie 11 est égale à la tension nominale et que le moteur du véhicule est en fonctionnement (et donc que l'alternateur fonctionne pour notamment alimenter les différents équipements électriques du véhicule et pour recharger la batterie), alors l'élément 101 contrôle le convertisseur 103 pour augmenter la tension continue reçue en entrée. Le convertisseur de type BUCK-BOOST fonctionne alors comme un convertisseur BOOST classique, avec ses avantages (alimentation boostée de l'amplificateur audio, ce qui permet de supprimer les distorsions du signal audio à reproduire). 7 [0049] Selon un autre exemple, la tension de consigne est ajustée proportionnellement au niveau de tension de la batterie. Par exemple, la tension de consigne est diminuée proportionnellement au niveau de tension de la batterie lorsque ce dernier est inférieur à la tension nominale de la batterie. [0050] Selon encore un exemple, la tension de consigne du convertisseur 103 est réduite par paliers, en fonction de valeurs seuils de tension de la batterie. Par exemple, la tension de consigne est abaissée de 10% lorsque la tension de batterie est inférieure de 10 % à la tension nominale de la batterie, puis abaissée de 30 % lorsque la tension de batterie est inférieure de 15 % à la tension nominale de la batterie. [0051] La tension de consigne en entrée de l'alimentation 103 est par exemple comprise entre 8 et 16V et la tension de sortie de l'alimentation 103 pour alimenter l'amplificateur audio 12 est par exemple comprise entre 5 et 18 V. [0052] Selon une autre variante, l'élément 101 est également configure pour limiter la puissance de sortie de l'amplificateur audio 12 dans le temps en limitant le courant nominal (ou dit autrement en ajustant le courant de limitation) du convertisseur 103, pour limiter la puissance envoyée à la charge, c'est-à-dire les haut-parleurs via l'amplificateur audio 12. [0053] L'optimisation de la puissance de sortie de l'amplificateur audio 12 via le contrôle de la tension de consigne et/ou du courant de limitation du convertisseur 103 par l'élément 101 présente plusieurs avantages. Par exemple, cela permet de réduire la puissance dissipée par l'amplificateur audio, ce qui permet de réduire l'encombrement (la taille) et le poids du ou des radiateurs nécessaires pour évacuer la chaleur générée. Réduire le poids du ou des radiateurs permet de réduire le poids du véhicule et in fine permet de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 associées. Limiter la puissance de sortie de l'amplificateur audio dans la durée, c'est-à-dire sur une période de temps assez longue, permet de réduire l'usure des composants et notamment l'usure des charges (haut-parleurs), ce qui permet d'améliorer la fiabilité du système audio du véhicule. [0054] Selon une variante de l'invention, l'élément 101 contrôle le courant de limitation du convertisseur 103 en fonction des informations d'environnement du véhicule, par l'intermédiaire de l'élément 104. L'ajustement du courant de limitation est similaire à l'ajustement de la tension du convertisseur 103. [0055] Le convertisseur 103 correspond à une alimentation à découpage configurée pour convertir une tension continue reçue en entrée de l'alimentation en une autre tension continue (en sortie de l'alimentation) de plus faible valeur ou de plus grande valeur que la tension reçue en entrée. Le convertisseur 103 permet d'alimenter l'amplificateur audio 12 à partir de la puissance électrique de la batterie, sous le contrôle de l'élément 101. Comme décrit ci-dessus, le convertisseur 103 peut augmenter ou abaisser la 8 tension reçue de la batterie, en fonction notamment du niveau de tension de la batterie. En comparaison d'une alimentation boostée classique, un tel convertisseur 103 permet de réduire la tension d'alimentation de l'amplificateur audio si nécessaire, alors qu'une alimentation boostée ne le permet pas. Le convertisseur 103 peut être par exemple de type Buck-Boost ou SEPIC (de « Single Endcd Primary Inductor Convertcr » ou en français « Convertisseur à Induction Primaire Simple Fin »). [0056] La tension de consigne et/ou le courant de limitation du convertisseur 103 sont ajustés en fonction de différentes informations d'environnement du véhicule. En plus du niveau de tension de la batterie et du volume du signal audio à restituer, les informations d'environnement comprennent optionnellement une ou plusieurs des informations ou variables suivantes, qui peuvent également être prise en compte par l'élément 101 pour contrôler le convertisseur 103 et in fine la puissance délivrée par l'amplificateur audio 12 : [0057] - une information représentative du fonctionnement du moteur du véhicule ; par exemple, si le moteur du véhicule est en marche, le niveau de tension de la batterie est de moindre importance puisque l'alternateur peut alimenter l'amplificateur audio et recharger la batterie ; à l'inverse, si le moteur est à l'arrêt, le niveau de tension de la batterie est important puisque la batterie ne se recharge pas ;et/ou [0058] - une information représentative du niveau sonore du bruit environnant à l'intérieur du véhicule ; par exemple, si niveau sonore dans l'habitacle du véhicule, il est possible de diminuer le volume sonore par rapport à la consigne de l'utilisateur, ce qui permet de diminuer la puissance délivrée par l'amplificateur audio ; et/ou [0059] - une information représentative d'au moins une caractéristique de charge alimentée par ledit amplificateur audio, par exemple l'impédance, la sensibilité ou l'efficacité des haut-parleurs. [0060] L'ajustement de la tension de consigne et/ou du courant de limitation est par exemple pondéré par un coefficient de pondération associé à chacun des critères ci-dessus. [0061] La figure 2 illustre un procédé de contrôle de l'alimentation d'un amplificateur audio, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention. Le procédé est par exemple mis en dans l'élément 101 de la figure 1 ou dans un système comprenant le convertisseur 103 et l'élément 101 associé aux éléments 102, 104 et 105. [0062] Dans une première étape 21, le niveau de tension d'une ou plusieurs batteries de véhicule est déterminé, par exemple calculé, mesuré ou reçu d'un élément de mesure associé à la batterie. [0063] Dans une deuxième étape 22, la tension de consigne de l'alimentation d'un ampli- ficateur audio est contrôlée en prenant en compte des informations d'environnement du véhicule. Ces informations d'environnement comprennent au moins le niveau de 9 tension déterminé à l'étape 21 et le volume d'un signal audio à restituer, par exemple par des haut-parleurs après amplification par l'amplificateur audio. L'alimentation est avantageusement une alimentation à découpage configurée pour convertir une tension continue reçue en entrée de l'alimentation en une autre tension continue (en sortie de l'alimentation) de plus faible valeur ou de plus grande valeur que la tension reçue en entrée, par exemple de type Buck-Boost. [0064] La tension de consigne de l'alimentation est par exemple réduite lorsque le niveau de tension de la batterie est inférieur à la tension nominale de la batterie. Le volume sonore est alors réduit par rapport à la consigne souhaitée. Lorsque le niveau de tension de la batterie est égal ou supérieur à la tension nominale, la tension de consigne de l'alimentation est par exemple ajustée pour que le volume sonore soit au niveau de consigne souhaité. [0065] Selon une variante, les informations d'environnement comprennent en outre une ou plusieurs des informations / variables suivantes, prises en compte dans le contrôle de l'alimentation de l'amplificateur audio : [0066] - une information représentative du fonctionnement du moteur du véhicule ; et/ou [0067] - une information représentative du niveau sonore du bruit environnant à l'intérieur du véhicule ; et/ou [0068] - une information représentative d'au moins une caractéristique de charge alimentée par ledit amplificateur audio. [0069] Selon encore une variante, le courant de limitation de l'alimentation de l'amplificateur audio est également contrôlé en fonction des informations d'environnement du véhicule. [0070] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant mais s'étend à une méthode de contrôle de la puissance délivrée par un amplificateur audio et au dispositif configuré pour la mise en oeuvre d'une méthode de contrôle de la puissance délivrée par un amplificateur audio. [0071] L'invention concerne également une méthode de rendu d'un signal audio amplifié par un amplificateur audio dont l'alimentation est contrôlée selon la méthode décrite dans la présente description, ainsi qu'un système configuré pour le rendu d'un tel signal audio. [0072] L'invention concerne également un véhicule, par exemple automobile ou plus géné- ralement un véhicule à moteur terrestre, comprenant le dispositif 10 ou le système de la figure 1 ci-dessus. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]