EP3797478A1 - Dispositif d'optimisation des circulations des courants et de la compatibilite electromagnetique pour vehicule et vehicule comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'optimisation des circulations des courants et de la compatibilite electromagnetique pour vehicule et vehicule comprenant un tel dispositif

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EP3797478A1
EP3797478A1 EP19790045.9A EP19790045A EP3797478A1 EP 3797478 A1 EP3797478 A1 EP 3797478A1 EP 19790045 A EP19790045 A EP 19790045A EP 3797478 A1 EP3797478 A1 EP 3797478A1
Authority
EP
European Patent Office
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point
vehicle
electromagnetic compatibility
signal transmission
digital signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19790045.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Morand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP3797478A1 publication Critical patent/EP3797478A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/802—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers

Definitions

  • the present invention relates to the field of network equipment adapted to vehicles.
  • the invention relates in particular to a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility for a digital signal transmission network of a vehicle.
  • the invention further relates to a vehicle comprising such a device.
  • the invention applies in particular to high speed transmission networks that are nowadays arranged within motor vehicles, in particular networks that operate by implementing the Ethernet protocol.
  • Ethernet networks are currently in the process of being deployed at most automakers. These networks allow transmission rates of the order of 10 or 100 Mbps bidirectional, possibly full-duplex. However, this deployment is made complex by the speed of the networks (currently 200 times higher than that of CAN-type networks, the most used until now) as well as by the covered vehicle surfaces, without major changes in the characteristics of the transmission channels. communication in the beams electric (especially for economic reasons). Other Ethernet car networks are even being studied to achieve data transmission rates of the order of Gb / s, or even beyond.
  • the object of the invention is to provide a device that can be used during the development phase to overcome these drawbacks.
  • the object of the invention is in particular to provide a device that can be interfaced within an Ethernet network in order to study a better electromagnetic compatibility of the elements of said network, whether from the point of view of emissivity or immunity.
  • Another object of the invention is to provide a device capable of participating in the suppression of mass loops in a network.
  • the subject of the invention is a device for optimizing the circulation of current and the electromagnetic compatibility for a digital signal transmission network of a vehicle, the device comprising an electronic circuit provided with galvanic isolation means capable of providing galvanic isolation at at least a first point, a second point and a third point of said circuit .
  • the device may comprise communication means adapted and configured to enable the device to act as a repeater according to the Ethernet protocol.
  • the first point and / or the third point may be connected to a first connection member for connecting the device to a digital signal transmission medium.
  • the second point can be connected to a second connection member for connecting the device to a power supply for electrically powering the device, which can advantageously be floating relative to the rest of the system.
  • the isolation means may comprise at least one optocoupler.
  • the device may be provided with copying means for duplicating digital signals.
  • the device may comprise supply means shaped and configured to interact with an electric accumulator.
  • the device may be provided with means for activating at least one direct electrical or optical connection between at least one first point and at least one second point of said circuit.
  • the invention further relates to a vehicle comprising a device as described above.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an architecture in which is arranged a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility according to the invention.
  • the device for optimizing circulations and current and compatibility according to the invention evolves within an architecture of which only a part is illustrated in FIG. 1.
  • a first computer system 101 communicates, via the device 100, with a second computer system 102 by means of digital signals transmitted via a communication medium 103 which forms a one-way or bidirectional communication channel (possibly in full-duplex mode) by means, for example, of cables .
  • the first and second systems 101 and 102 are computers such as those found in motor vehicles.
  • the systems 101 and 102 comprise one or more computers, one or more servers, one or more supercomputers and / or any combination comprising one of these computer systems.
  • the systems 101 and 102 are adapted and configured to communicate by implementing the Ethernet or LVDS protocol.
  • the systems 102 and 103 as well as the device 100 form with the communication medium 103 a portion of a high-speed Ethernet or LVDS network of a vehicle, for example a motor vehicle.
  • the device 100 comprises an electronic circuit which is connected to a first connection member 201 to connect the device to the communication medium 103, a second connection member 202 to connect the device to the communication medium 103, a third connection member 203 to connect the device to a ground, a fourth connecting member 204 for connecting the device to a ground, a fifth connecting member 205 for connecting the device to a power supply for electrically powering the device, a sixth connecting member 206 for connecting the device to a power supply for electrically powering the device, a seventh connecting member 207 for connecting the device to a communication medium for the additional digital signal transmission and an eighth connecting member 208 for connecting the device to a communication medium for the transmission of naked signals additional costs. All connections described in this section include one or more wires.
  • galvanic isolation means 209 make it possible to provide galvanic isolation at at least two distinct points of the electronic circuit of the device 100.
  • these means make it possible to carry out an isolation galvanically at a first point of the circuit connected to the first and second members 201, 202 and at a fourth point of the circuit connected to the seventh and eighth members 207 and 208.
  • the device according to the invention connects equipotentially (this is that is, without isolation) the third and fourth members 203 and 204 through the link 212 as well as fifth and sixth members 205 and 206 through the link 213.
  • the device is able to allow the removal of ground loops and / or power supply existing in the network.
  • This has the advantage of making it possible to study said loops, for example by successive bridging of the device itself, followed by comparative measurements with laboratory equipment in order to realize the necessary optimizations of the system and then to allow its appropriate operation in the absence of the device according to the invention, in particular clear of ground loops and power supply.
  • the galvanic isolation means 209 further comprise hardware and / or software copying means for copying digital signals so as to provide a digital signal copy functionality that can be bidirectional.
  • the invention may comprise other devices for generating digital signals capable of enabling the system to operate sufficiently to its study according to the principles of implementation 1 'invention.
  • the invention can process certain analog signals instead of digital or even only analog signals. These variants can advantageously be achieved by implementing common mode inductors.
  • the device further comprises activation means 210 for at least one direct electrical or optical connection between at least one first point and at least one second point of said circuit.
  • the activation means 210 which may comprise one or more relays and one or more switches, make it possible to provide a direct electrical connection between the first connection member 201 and the second connection member 202, between the third member 203 and the fourth connection member 204, between the fifth connection member 205 and the sixth connection member 206 and / or between the seventh connection member 207 and the eighth connection member 208.
  • the circuit of the device is further provided with power supply means 211 - electronic components, dedicated circuits and connections - which, for example by using an electric accumulator, make it possible to implement the energy autonomy of the device 100 according to the invention.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (100) d'optimisation par essais des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique pour un réseau de transmission de signaux numériques d'un véhicule,ainsi qu'un véhicule comprenant un tel dispositif. L'invention s'applique notamment aux réseaux de transmission de signaux numériques à haut débit qui sont agencés au sein de véhicules automobiles, en particulier les réseaux qui fonctionnent en mettant en œuvre le protocole Ethernet.

Description

DISPOSITIF D'OPTIMISATION DES CIRCULATIONS DES COURANTS ET DE LA COMPATIBILITE ELECTROMAGNETIQUE POUR
VEHICULE ET VEHICULE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF. La présente invention concerne le domaine des équipements réseau adaptés aux véhicules. L'invention porte en particulier sur un dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique pour un réseau de transmission de signaux numériques d'un véhicule. L'invention porte en outre sur un véhicule comprenant un tel dispositif.
L'invention s'applique notamment aux réseaux de transmission à haut débit qui sont de nos jours agencés au sein des véhicules automobiles, en particulier les réseaux qui fonctionnent en mettant en œuvre le protocole Ethernet.
Les réseaux Ethernet sont en effet actuellement sur le point d'être déployés chez la plupart des constructeurs d'automobiles. Il s'agit de réseaux permettant des débits de transmission de l'ordre de 10 ou 100 Mbit/s bidirectionnels, éventuellement en full-duplex. Toutefois, ce déploiement est rendu complexe par la vitesse des réseaux (actuellement 200 fois plus élevée que celle des réseaux de type CAN, les plus utilisés jusqu'alors) ainsi que par les surfaces de véhicule couvertes, sans évolution majeure des caractéristiques des canaux de communication dans les faisceaux électriques (notamment pour des raisons économiques) . D'autres réseaux automobiles Ethernet sont même à l'étude pour atteindre des débits de transmission de données de l'ordre du Gb/s, voire au-delà.
La vitesse fortement accrue pose de nombreux problèmes de mise au point, en particulier au niveau des circuits de masse et d'alimentation. La réalisation de ces nouveaux réseaux entraîne la mise en œuvre simultanée de nombreux circuits, ce qui est critique à ces vitesses de transmission lorsque cette mise en œuvre engendre des boucles de masse de nature à perturber les signaux et avoir des conséquences néfastes sur les performances du système, notamment dans le domaine de la compatibilité électromagnétique.
L'invention vise à fournir un dispositif, utilisable en phase de mise au point, pour palier à ces inconvénients. L' invention a en particulier pour but de fournir un dispositif qui puisse être interfacé au sein d'un réseau Ethernet pour permettre d'étudier une meilleure compatibilité électromagnétique des éléments dudit réseau, que ce soit du point de vue de l'émissivité ou de l'immunité. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif à même de participer à la suppression de boucles de masses dans un réseau.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique pour un réseau de transmission de signaux numériques d'un véhicule, le dispositif comprenant un circuit électronique muni de moyens d' isolation galvanique aptes à fournir une isolation galvanique en au moins un premier point, un deuxième point et un troisième point dudit circuit.
Selon une variante, le dispositif peut comprendre des moyens de communication adaptés et configurés pour permettre au dispositif d'agir en tant que répéteur selon le protocole Ethernet.
Selon une autre variante, le premier point et/ou le troisième point peut être connecté à un premier organe de connexion permettant de connecter le dispositif à un support de transmission de signaux numériques.
Selon une autre variante, le deuxième point peut être connecté à un deuxième organe de connexion permettant de connecter le dispositif à un support d'alimentation pour alimenter électriquement le dispositif, qui peut avantageusement être flottant par rapport au reste du système . Selon une autre variante, les moyens d'isolation peuvent comprendre au moins un optocoupleur . Selon une autre variante, le dispositif peut être muni de moyens de copie pour dupliquer des signaux numériques .
Selon une autre variante, le dispositif peut comprendre des moyens d'alimentation conformés et configurés pour interagir avec un accumulateur électrique.
Selon une autre variante, le dispositif peut être pourvu d'un moyen d'activation d'au moins une liaison électrique ou optique directe entre au moins un premier point et au moins un deuxième point dudit circuit.
L'invention a en outre pour objet un véhicule comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci- après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma bloc illustrant une architecture au sein de laquelle est agencé un dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique selon l'invention, et
- la figure 2 est un schéma bloc illustrant un dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique selon l'invention. Le dispositif d'optimisation 100 des circulations et de courant et de la compatibilité selon l'invention évolue au sein d'une architecture dont une partie seulement est illustrée à la figure 1. Au sein de cette architecture, un premier système informatique 101 communique, par l'intermédiaire du dispositif 100, avec un second système informatique 102 au moyen de signaux numériques transmis via un support de communication 103 qui forme un canal de communication monodirectionnel ou bidirectionnel (éventuellement en full-duplex) au moyen, par exemple, de câbles. De préférence, le premier et le deuxième systèmes 101 et 102 sont des calculateurs tels que ceux que l'on trouve dans des véhicules automobiles. Selon d'autres modes de réalisation, les systèmes 101 et 102 comprennent un ou plusieurs ordinateurs, un ou plusieurs serveurs, un ou plusieurs supercalculateurs et/ou n'importe quelle combinaison comprenant l'un de ces systèmes informatiques. Selon un mode de réalisation préféré, les systèmes 101 et 102 sont adaptés et configurés pour communiquer en mettant en œuvre le protocole Ethernet ou LVDS . Dans ce cas, les systèmes 102 et 103 ainsi que le dispositif 100 forment avec le support de communication 103 une partie d'un réseau Ethernet ou LVDS à haut débit d'un véhicule, par exemple un véhicule automobile.
Le dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique selon l'invention est illustré schématiquement par la figure
2.
Le dispositif 100 comprend un circuit électronique qui est connecté à un premier organe de connexion 201 pour connecter le dispositif au support de communication 103, un deuxième organe de connexion 202 pour connecter le dispositif au support de communication 103, un troisième organe de connexion 203 pour connecter le dispositif à une masse, un quatrième organe de connexion 204 pour connecter le dispositif à une masse, un cinquième organe de connexion 205 pour connecter le dispositif à un support d'alimentation pour alimenter électriquement le dispositif, un sixième organe de connexion 206 pour connecter le dispositif à un support d'alimentation pour alimenter électriquement le dispositif, un septième organe de connexion 207 pour connecter le dispositif à un support de communication pour la transmission de signaux numériques additionnel et un huitième organe de connexion 208 pour connecter le dispositif à un support de communication pour la transmission de signaux numériques additionnel. Toutes les connexions décrites dans ce paragraphe comprennent un ou plusieurs fils. De préférence, des moyens d'isolation galvanique 209 permettent de réaliser une isolation galvanique en au moins deux points distincts du circuit électronique du dispositif 100. En utilisant au moins un optocoupleur, ces moyens permettent de réaliser une isolation galvanique en un premier point du circuit connecté aux premiers et deuxième organes 201, 202 et en un quatrième point du circuit connecté aux septième et huitième organes 207 et 208. Par contre, le dispositif selon l'invention relie de façon équipotentielle (c'est-à- dire sans isolation) les troisième et quatrième organes 203 et 204 par la liaison 212 ainsi que cinquième et sixième organes 205 et 206 par la liaison 213.
Ainsi, le dispositif est-il à même de permettre la suppression de boucles de masse et/ou d'alimentation existant dans le réseau. Ceci a l'avantage de permettre d'étudier lesdites boucles, par exemple par des pontages successifs du dispositif lui-même, suivis de mesures comparatives avec des équipements de laboratoire dans l'optique de réaliser les optimisations nécessaires du système et de permettre ensuite son fonctionnement approprié en l'absence le dispositif selon l'invention, en particulier dégagé de boucles de masse et d' alimentation .
De préférence, les moyens d'isolation galvanique 209 comportent en outre des moyens matériels et/ou logiciels de copie permettant de copier des signaux numériques de sorte à fournir ainsi une fonctionnalité de copie de signaux numériques pouvant être bidirectionnelle. Dans des variantes, l'invention peut comporter d'autres dispositifs de génération de signaux numériques aptes à permettre un fonctionnement du système suffisant pour son étude selon les principes de mise en œuvre 1 ' invention .
Selon des variantes, l'invention peut traiter certains signaux analogiques au lieu de numériques ou même seulement des signaux analogiques. Ces variantes peuvent avantageusement être réalisée en mettant en œuvre des inductances de mode commun. Par ailleurs, selon une variante, le dispositif comprend en outre des moyens d'activation 210 d'au moins une liaison électrique ou optique directe entre au moins un premier point et au moins un deuxième point dudit circuit. De manière avantageuse, les moyens d'activation 210, qui peuvent comporter un ou plusieurs relais et un ou plusieurs interrupteurs, permettent de réaliser une liaison électrique directe entre le premier organe de connexion 201 et le deuxième organe de connexion 202, entre le troisième organe de connexion 203 et le quatrième organe de connexion 204, entre le cinquième organe de connexion 205 et le sixième organe de connexion 206 et/ou entre le septième organe de connexion 207 et le huitième organe de connexion 208. Selon un mode de réalisation particulier, le circuit du dispositif est en outre pourvu de moyens d'alimentation 211 - composants électroniques, circuits dédiés et branchements - qui, par exemple en utilisant un accumulateur électrique, permettent de mettre en œuvre l'autonomie énergétique du dispositif 100 selon 1 ' invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (100) d'optimisation des circulations de courants et de la compatibilité électromagnétique pour un réseau de transmission de signaux numériques d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique muni de moyens d'isolation galvanique (209) aptes à fournir une isolation galvanique en au moins un premier point, un deuxième point et un troisième point dudit circuit.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de communication adaptés et configurés pour permettre au dispositif d'agir en tant que répéteur selon le protocole Ethernet .
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier point et/ou le troisième point est connecté à un premier organe de connexion (201, 202) permettant de connecter le dispositif à un support de transmission de signaux numériques.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier point et/ou le troisième point est connecté à un premier organe de connexion (201, 202) permettant de connecter le dispositif à un support de transmission de signaux analogiques.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième point est connecté à un deuxième organe de connexion (207, 208) permettant de connecter le dispositif à un support de communication pour la transmission de signaux numériques additionnel .
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens de copie pour dupliquer des signaux numériques .
7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d' isolation comprennent au moins un optocoupleur .
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alimentation conformés et configurés pour interagir avec un accumulateur électrique.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un moyen d'activation d'au moins une liaison électrique ou optique directe entre au moins un premier point et au moins un deuxième point dudit circuit.
10. Véhicule comportant un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
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