FR3049064A1 - Procede et dispositif permettant de detecter des court-circuits resisitifs dans un dispositif lumineux pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention propose un procédé et un dispositif permettant de détecter des court-circuits résistifs ou partiels dans un branchement en série d'une pluralité de sources lumineuses, par exemple de type LED, d'un module lumineux pour un véhicule automobile. Le procédé utilise une mesure de la tension résiduelle après coupure pour diagnostiquer le fonctionnement des LEDs du branchement.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE DETECTER DES COURT-CIRCUITS RESISITIFS DANS UN DISPOSITIF LUMINEUX POUR VEHICULE AUTOMOBILE L’invention a trait au domaine de l’éclairage et de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile.

Dans le domaine de l’éclairage et de la signalisation lumineuse pour véhicules automobiles, il devient de plus en plus courant d’utiliser des sources lumineuses à composants semi-conducteurs électroluminescents, par exemple des diodes électroluminescentes, LED. Un composant LED émet des rayons lumineux lorsqu’un courant parcourt ce composant, ce qui est possible uniquement lorsqu’une tension d’une valeur au moins égale à une valeur seuil appelée tension directe est appliquée à ses bornes.

De manière connue, une ou plusieurs LEDs d’un module lumineux pour un véhicule automobile sont alimentées par le biais de moyens de pilotage de l’alimentation, qui comprennent des circuits convertisseurs. Les moyens de pilotage de l’alimentation sont configurés pour convertir un courant électrique d’une première intensité, par exemple fourni par une source de courant du véhicule automobile, telle qu’une batterie, en un courant de charge ayant une deuxième intensité, différente de la première. Le courant de charge a en général une intensité constante.

Des sources lumineuses à élément semi-conducteur électroluminescent en général, et des LEDs en particulier, peuvent développer des défauts durant leur durée de vie. La jonction d’une telle diode peut par exemple développer un court-circuit total, résistif ou partiel. Un tel défaut, et surtout un court-circuit résistif ou partiel, n’est en général que difficilement détectable, bien qu’il impacte potentiellement la performance d’un dispositif lumineux équipé de telles diodes.

Un court-circuit d’une LED peut être qualifié, selon le cas de figure, par des résistances différentes. Un court-circuit total est assimilé à une résistance inférieure à 1 Ohm. Un court-circuit résistif correspond à une résistance d’une valeur généralement comprise entre 1 et 2 Ohm. Dans un court-circuit partiel, seulement une partie du courant électrique passe par la jonction de la diode, l’autre partie passe par le court-circuit. Un tel court-circuit partiel est un court-circuit résistif qualifié par une valeur de résistance élevée. Lorsqu’un courant électrique ayant l’intensité du courant direct d’une diode en court-circuit partiel traverse cette dernière, la chute de tension aux bornes d’une résistance de court-circuit (supposée montée en parallèle à la diode) est plus élevée que la tension directe de la diode. Le courant électrique est partagé entre la diode et la branche de court-circuit. Si on mesure la tension à courant électrique direct, la résistance de court-circuit implique une chute de tension qui remplace partiellement la perte de tension due au court-circuit de la jonction de la diode. Un tel court-circuit est d’autant plus difficile à détecter lorsque la résistivité du court-circuit est élevée. L’invention a pour objectif de proposer une solution palliant le problème susmentionné. En particulier, l’invention a pour objectif de proposer un procédé et un dispositif permettant l’identification d’un court-circuit partiel ou résistif d’au moins une diode électroluminescente. L’invention a pour objet un procédé de diagnostic du fonctionnement d’une branche d’une ou plusieurs sources lumineuses à élément semi-conducteur branchées en série dans un module lumineux pour un véhicule automobile. Chaque source lumineuse a une tension directe VF. Le procédé comprend les étapes suivantes : alimenter en courant électrique ladite branche à l’aide de moyens de pilotage de l’alimentation électrique des sources lumineuses; couper l’alimentation électrique de ladite branche au temps t.

Le procédé est remarquable en ce qu’il comprend en outre les étapes de : mesure de la tension électrique résiduelle V0ff après coupure aux bornes de ladite branche à l’aide de moyens de mesure de la tension électrique ; génération un signal d’alerte indiquant la présence d’au moins une source lumineuse ayant un court-circuit au moins partiel en fonction de la mesure de la tension électrique résiduelle..

De préférence, les étapes d’alimentation et d’interruption de l’alimentation font partie d’une étape d’alimentation de ladite branche par modulation à largeur d’impulsion. Ces étapes peuvent donc de préférence être répétées périodiquement selon un rapport cyclique donné. Le cas échéant, l’étape de mesure intervient pendant l’étape d’interruption de l’alimentation.

De préférence les tensions directes de chaque source lumineuse de la branche peuvent être identiques.

De préférence, le procédé peut comprendre les étapes suivantes : - comparaison de la valeur ν0« à une valeur de référence Vref représentant la chute de tension électrique aux bornes d’une branche de LEDs équivalente sans court-circuits, après une coupure de l’alimentation électrique de la branche; génération un signal d’alerte indiquant la présence d’au moins une source lumineuse ayant un court-circuit au moins partiel lorsque les valeurs comparées ne sont pas sensiblement égales.

La tension électrique résiduelle V0ff après coupure peut de manière préférée être mesurée à un temps t0ff= t+x, x s 10 ms.

La tension électrique résiduelle V0ff après coupure peut de manière préférée être mesurée à un temps t0ff= t+x, x > 20 ms.

Le procédé peut de préférence comprendre l’étape supplémentaire de calculer, à l’aide de moyens de calcul, le nombre de sources lumineuses ayant un court-circuit au moins partiel.

De préférence, le nombre de sources lumineuses M ayant un court-circuit au moins partiel peut être calculé à l’aide de la formule N=M(1-(V0ff/Vref)).

De manière préférée, le procédé peut comprendre, l’étape préalable supplémentaire de mesurer, à un temps tref < t, la chute de tension électrique aux bornes de ladite branche après une coupure de son alimentation électrique, la valeur mesurée servant de valeur de référence, Vref, et d’enregistrer ladite valeur dans un élément de mémoire.

Les mesures Vref et V0ff peuvent de préférence être associées à des mesures de températures prises aux mêmes instants tref et t0ff respectivement à l’aide de moyens de mesure de la température, la comparaison étant réalisée entre des valeurs Vref et V0ff, auxquelles une température identique est associée.

De préférence, le procédé peut également mettre œuvre par analogie des mesures d’autres paramètres pouvant influer sur la valeur de la tension, comme la durée d’utilisation des LEDs (vieillissement), ou par exemple l’intensité du courant électrique injecté dans la branche des LEDs.

Les moyens de mesure de la température peuvent de préférence être arrangés de façon à donner une indication de la température de jonction des sources lumineuses. Les moyens de mesure de la température peuvent par exemple comprendre un thermistor disposé sur un circuit imprimé sur lequel les sources lumineuses sont disposées, à proximité de celles-ci.

De préférence, le signal d’alerte peut être relayé aux moyens de pilotage de l’alimentation électrique des sources lumineuses. Les moyens de pilotage de l’alimentation peuvent de préférence être configurés pour éviter l’alimentation électrique de ladite branche suite à la réception du signal d’alerte. L’invention a également pour objet un module lumineux pour un véhicule automobile comprenant une pluralité de N>1 sources lumineuses à élément semi-conducteur branchées en série et alimentées en électricité par des moyens de pilotage de l’alimentation électrique. Le module est remarquable en ce qu’il comprend un circuit de diagnostic ayant des moyens de mesure de la tension électrique destinés à mesurer la tension électrique aux bornes de ladite branche et un circuit comparateur, le circuit diagnostic étant configuré pour réaliser les étapes du procédé selon l’invention.

De préférence, le circuit diagnostic peut comprendre des moyens de mesure de la température arrangés pour fournir une indication de la température des sources lumineuses.

Le circuit de diagnostic peut de manière préférée comprendre un élément de mémoire pour enregistrer des valeurs de tensions électriques et des valeurs de températures mesurées.

De préférence, le circuit de diagnostic peut comprendre un élément microcontrôleur configuré pour commander la prise de mesure de la tension aux bornes de la dite branche, pour réaliser ladite étape de comparaison et pour générer ledit signal d’alerte.

Les sources lumineuses peuvent de préférence être des diodes électroluminescentes, LED, des LED de puissance, des diodes électroluminescentes organiques, OLED, ou des diodes laser.

Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent de détecter une ou plusieurs sources lumineuses à élément semi-conducteur dans un branchement en série, qui présentent un court-circuit partiel ou résistif. Le procédé n’a aucun impact sur d’autres composants ou circuit impliqués dans le fonctionnement des sources lumineuses. En particulier, le procédé peut être implémenté indépendamment des moyens de pilotage de l’alimentation des sources lumineuses en question. Ceci permet son utilisation sur des produits ou systèmes existants, et sa complémentarité par rapport à des solutions existantes dans l’état de l’art. Le procédé permet également de déterminer le nombre de sources lumineuses en court-circuit. Dans des tests pratiques, deux branches de trois LEDs en série ont été alimentées. La première branche comprenait trois LEDs sans court-circuit, tandis que la deuxième branche comprenait une LED intacte et deux LEDs en court-circuit résistif. Les tensions électriques aux bornes de la première branche et de la deuxième branche lorsque celles-ci étaient toutes les deux alimentées, avaient des valeurs de 9,457 V pour la branche « intacte » et de 9.205 V pour la branche « défectueuse » respectivement. Ces mesures ne peuvent pas servir de diagnostic fiable pour la détection de LEDs court-circuitées. Cependant, les mesures des tensions électriques résiduelles aux bornes de la première et de la deuxième branche après coupure, prises selon le procédé conforme à la présente invention, étaient de 7,599 V pour la branche « intacte » (valeur de référence) et de 3,001 V pour la branche « défectueuse ». Ces mesures sont proportionnelles aux nombres respectifs de LEDs intactes de chaque branche et permettent d’établir un diagnostic fiable. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris àl’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 est un diagramme montrant les étapes principales d’un procédé conforme à une mode de réalisation préféré de l’invention ; la figure 2 est une représentation schématique d’un mode de réalisation préféré d’un dispositif permettant de réaliser le procédé selon l’invention.

Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail 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.

Dans le cadre de cette description, uniquement les composants d’un module lumineux pour un véhicule automobile qui ont un lien direct avec le procédé selon l’invention seront décrits en détail. Evidemment, un tel module peut en outre comprendre des moyens de dissipation thermique, des éléments optiques tels que des guides de lumière ou des éléments réflecteurs, qui n’ont pourtant pas de liens directs avec les étapes du procédé selon l’invention. Pour augmenter la clarté de l’exposé, de tels composants connus de l’homme du métier sont omis dans la description.

La figure 1 sert à illustrer les principales étapes d’un mode de réalisation préféré du procédé selon l’invention. Lors d’une première étape 10, une pluralité de N, N>1, sources lumineuses à élément semi-conducteur branchées en série dans un module lumineux pour un véhicule automobile sont alimentées en courant électrique. Il s’agit par exemple, de manière non-limitative, de diodes électroluminescentes, LED. Chacune des sources lumineuses présente une tension directe similaire VF connue. Au-delà d’une intensité seuil, le courant électrique traverse la diode en impliquant une chute de tension équivalente à sa tension directe à ses bornes, ce qui implique l’émission de rayons lumineux. L’intensité lumineuse de la diode augmente avec l’intensité du courant direct. La chute de tension aux bornes d’une branche de N LEDs fonctionnelles montées en série est égale à NVF. Des moyens de pilotage de l’alimentation électrique sont configurés pour fournir un courant électrique d’une intensité appropriée à la branche de LEDs. Lorsqu’une des LEDs présente un court-circuit partiel ou résistif, seulement une partie du courant électrique traverse la diode, ce qui implique que la LED en question présente une luminosité réduite.

Afin de détecter une telle situation, le procédé se poursuit par l’étape 20, lors de laquelle l’alimentation électrique de la branche de LEDs est coupée. L’instant auquel l’alimentation est coupée marque le temps t.

Lors de l’étape 30, la tension électrique résiduelle V0ff après coupure aux bornes de la branche de LEDs est mesurée à l’aide de moyens de mesure de la tension électrique en soi connus dans l’art. L’instant auquel la mesure a lieu se situe quelques millisecondes après le temps de coupure t. La mesure est par exemple effectuée 10 ou 20 millisecondes après la coupure. Ceci permet aux capacités impliquées dans le circuit réalisant les moyens de pilotage de l’alimentation électrique des LEDs de se vider jusqu’à ce que la tension directe agrégée N VF de la branche de LEDs est atteinte. Indépendamment de la résistivité du court-circuit, la tension résiduelle mesurée aux bornes de la branche est dans ce cas proportionnelle au nombre de LEDs non-court-circuitées et fonctionnelles du branchement en série.

Lors de l’étape 40, le cas échéant, une LED court-circuitée est détectée en comparant la valeur mesurée V0ff à une valeur de référence Vref. La valeur de référence Vref correspond de préférence à la chute de tension mesurable aux bornes d’une branche de LEDs équivalente et complètement fonctionnelle, après le coupage de son alimentation électrique. Lorsque les deux valeurs comparées ne sont pas sensiblement égales, ceci indique la présence d’un court-circuit et un signal d’alerte est généré à l’étape 50. Ce signal est de préférence relayé aux moyens de pilotage de l’alimentation électrique de la branche de LEDs, afin d’éviter leur alimentation électrique.

En outre, le nombre N de LEDs du branchement en série ayant un court-circuit au moins partiel parmi les M LEDs du branchement, est calculé à l’aide de la formule N=M ( 1 -(Voff/V ref)).

Dans un mode de réalisation préféré, la valeur Vref est une valeur prédéterminée. Dans ce cas le signal d’alerte est généré dès que Voff est inférieur à Vref. Dans un autre mode de réalisation préféré, la valeur Vref est mesurée à l’aide des moyens de mesure de la tension électrique aux bornes de la branche de LEDs, lorsque celles-ci sont vierges et fraîchement installées sur le circuit imprimé est non-défectueuses avec une probabilité très élevée, et brièvement après une coupure de leur alimentation en courant électrique. La valeur mesurée Vref est dans ce cas enregistrée dans un élément de mémoire afin de pouvoir la comparer à une valeur Ν/0« mesurée postérieurement. De manière avantageuse, on associe à chaque valeur mesurée Von et Vref une valeur de température mesurée au moment de la prise de mesure de la tension électrique en question. La mesure de température doit être représentative de la température de jonction des LEDs. Comme la valeur de tension directe d’une diode peut dépendre de sa température de jonction, ceci permet d’augmenter la précision du procédé. En effet, lors de la comparaison des valeurs Vref et V0ff, il sera possible de comparer ν0«, pris à une température T donnée, à une valeur de tension Vref mesurée antérieurement à la même température T, et stockée dans l’élément de mémoire.

Le procédé de diagnostic selon l’invention peut être mis en œuvre chaque fois que la branche de LEDs est éteinte, par exemple lorsque la fonction lumineuse du véhicule à laquelle la branche participe est éteinte. Alternativement, le procédé peut être mis en œuvre périodiquement lorsque la branche de LEDs est fonctionnelle et alimentée.

La figure 2 montre de manière schématique un module lumineux 100 pour un véhicule automobile, permettant la mise en œuvre du procédé qui vient d’être décrit. Des moyens de pilotage de l’alimentation électrique 100 de N sources lumineuses, par exemple de type LED, 120 branchées en série en charge des moyens de pilotage y sont montrés. Les sources lumineuses sont par exemple montées sur un circuit imprimé, ou bien disposées directement sur un élément de dissipation thermique non-illustré du module lumineux. Selon un mode de réalisation préféré, des moyens de mesure de la température, comprenant par exemple un thermistor, sont agencés en proximité physique des sources lumineuses. Ceci permet d’obtenir une mesure de température représentative de la température de jonction des sources lumineuses.

Les moyens de pilotage de l’alimentation 110 sont par exemple commandés par un élément microcontrôleur, ou directement par un organe de commande du véhicule, pour réaliser les étapes d’alimentation 10 et de coupure 20 du procédé. Les moyens de diagnostic comprennent des moyens de mesure de la tension électrique 130, permettant de mesurer la tension électrique aux bornes de la branche des LEDs 120, conformément à l’étape 30 du procédé.

Les valeurs de tension et/ou de température mesurées sont de préférence enregistrées dans un élément de mémoire du module lumineux, par le biais d’un circuit électrique non-illustré.

Un circuit électronique réalisant la fonction de comparaison entre les valeurs Vref et Ν/0« permet de réaliser l’étape de comparaison 40. Le résultat de la comparaison donne lieu au signal d’alerte 140 selon l’étape 50 du procédé. Dans l’exemple montré, le signal d’alerte est directement relayé aux moyens de pilotage de l’alimentation 110 des sources lumineuses 120.

Comme décrit plus haut, la valeur Vref peut être une valeur prédéterminée ou une valeur mesurée par les moyens de mesures 130, selon les modes de réalisations considérés. De préférence, le déroulement du procédé dans le temps est commandé par un élément microcontrôleur non-illustré. Cet élément microcontrôleur a de préférence accès à un élément de mémoire dans lequel les valeurs de tension et de température sont stockées. Dans un mode de réalisation préféré, l’élément microcontrôleur réalise également la fonction de comparaison selon l’étape 40 du procédé. L’élément microcontrôleur est en particulier configuré ou programmé pour comparer les valeurs Voff et Vref, et pour en déduire la présence ou non d’un court-circuit au moins partiel dans la branche des N sources lumineuses. En plus, l’élément microcontrôleur est programmé pour calculer le nombre de sources M en court-circuit. La configuration de l’élément microcontrôleur est telle qu’il est apte à relayer le signal d’alerte 140, le cas échéant avec le nombre calculé M, à un organe du véhicule automobile ou aux moyens de pilotage de l’alimentation 110 des sources lumineuses 120.

Claims (14)

1. Revendications

   1. Procédé de diagnostic du fonctionnement d’une branche d’une ou plusieurs sources lumineuses à élément semi-conducteur (120) branchées en série dans un module lumineux (100) pour un véhicule automobile et ayant chacune une tension directe VF, comprenant les étapes suivantes : - alimenter en courant électrique ladite branche à l’aide de moyens de pilotage de l’alimentation électrique (110) des sources lumineuses (10); - couper l’alimentation électrique de ladite branche au temps t (20), et caractérisé en ce que le procédé comprend en outre les étapes de : - mesure de la tension électrique résiduelle Voff après coupure aux bornes de ladite branche à l’aide de moyens de mesure (130) de la tension électrique (30); - génération d’un signal d’alerte (140) indiquant la présence d’au moins une source lumineuse (120) ayant un court-circuit au moins partiel en fonction de la mesure de la tension électrique résiduelle.
2. 2. Procédé selon la revendication, comprenant les étapes suivantes : - comparaison de la valeur Voff à une valeur de référence Vref représentant la chute de tension électrique aux bornes d’une branche de LEDs équivalente sans court-circuits, après une coupure de l’alimentation électrique de la branche; - génération un signal d’alerte (140) indiquant la présence d’au moins une source lumineuse (120) ayant un court-circuit au moins partiel lorsque les valeurs comparées ne sont pas sensiblement égales (50).
3. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension électrique résiduelle V0ff après coupure est mesurée à un temps t0ff= t+x, x > 20 ms.
4. 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le procédé comprend l’étape supplémentaire de calculer, à l’aide de moyens de calcul, le nombre de sources lumineuses ayant un court-circuit au moins partiel.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre de sources lumineuses M ayant un court-circuit au moins partiel est calculé à l’aide de la formule N=M(1-(VoffA/ref))..
6. 6. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé comprend, , l’étape préalable supplémentaire de mesurer, à un temps tref < t, la chute de tension électrique aux bornes de ladite branche après une coupure de son alimentation électrique, la valeur mesurée servant de valeur de référence Vref, et d’enregistrer ladite valeur dans un élément de mémoire.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les mesures Vref et Voff, sont associées à des mesures de températures prises aux mêmes instants tref et t0ff respectivement à l’aide de moyens de mesure de la température, la comparaison étant réalisée entre des valeurs Vref et Voff, auxquelles une température identique est associée.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température sont arrangés de façon à donner une indication de la température de jonction des sources lumineuses.
9. 9. Procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le signal d’alerte (140) est relayé aux moyens de pilotage de l’alimentation électrique des sources lumineuses, et en ce que ces derniers sont configurés pour éviter l’alimentation électrique de ladite branche suite à la réception du signal d’alerte.
10. 10. Module lumineux (100) pour un véhicule automobile comprenant une pluralité de N>1 sources lumineuses à élément semi-conducteur (120) branchées en série et alimentées en électricité par des moyens de pilotage de l’alimentation électrique (110), caractérisé en ce que le module comprend un circuit de diagnostic ayant des moyens de mesure de la tension électrique (130) destinés à mesurer la tension électrique aux bornes de ladite branche et un circuit comparateur, le circuit diagnostic étant configuré pour réaliser les étapes du procédé selon une des revendications 1 à 9.
11. 11. Module lumineux selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit diagnostic comprend des moyens de mesure de la température arrangés pour fournir une indication de la température des sources lumineuses.
12. 12. Module lumineux selon une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le circuit de diagnostic comprend un élément de mémoire pour enregistrer des valeurs de tensions électriques et des valeurs de températures mesurées.
13. 13. Module lumineux selon une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le circuit de diagnostic comprend un élément microcontrôleur configuré pour commander la prise de mesure de la tension aux bornes de la dite branche, pour réaliser ladite étape de comparaison et pour générer ledit signal d’alerte.
14. 14. Module lumineux selon une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que les sources lumineuses sont des diodes électroluminescentes, LED.