FR3081404A1 - DEVICE FOR OPTIMIZING CURRENT CIRCULATIONS AND ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY FOR VEHICLES AND VEHICLES COMPRISING SUCH A DEVICE - Google Patents
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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.The invention relates to a device (100) for optimization by testing current flows and electromagnetic compatibility for a digital signal transmission network of a vehicle, as well as a vehicle comprising such a device. The invention applies in particular to high speed digital signal transmission networks which are arranged in motor vehicles, in particular networks which operate by implementing the Ethernet protocol.
Description
DISPOSITIF D'OPTIMISATION DES CIRCULATIONS DESDEVICE FOR OPTIMIZING THE CIRCULATIONS OF
COURANTS ET DE LA COMPATIBILITE ELECTROMAGNETIQUE POUR VEHICULE ET VEHICULE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF.CURRENTS AND ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY FOR VEHICLE AND VEHICLE COMPRISING SUCH A DEVICE.
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.The present invention relates to the field of network equipment suitable for vehicles. The invention relates in particular to a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility for a network for transmitting digital signals of a vehicle. The invention further relates to a vehicle comprising such a device.
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.The invention applies in particular to broadband transmission networks which are nowadays arranged in motor vehicles, in particular networks which operate by implementing the Ethernet protocol.
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.Ethernet networks are in fact on the verge of being deployed in most automobile manufacturers. These are networks allowing transmission rates of the order of 10 or 100 Mbit / s bidirectional, possibly in full-duplex. However, this deployment is made complex by the speed of the networks (currently 200 times higher than that of the 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 electrical harnesses (especially for economic reasons). Other Ethernet automotive networks are even being studied to achieve data transmission rates of the order of Gb / s, or even beyond.
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 entraine 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.The greatly increased speed poses many development problems, in particular in the ground and supply circuits. The realization of these new networks leads to the simultaneous implementation of many circuits, which is critical at these transmission speeds when this implementation generates ground loops of a nature to disturb the signals and have harmful consequences on the performance of the system, particularly in the field of electromagnetic compatibility.
L'invention vise à fournir un dispositif 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 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.The invention aims to provide a device to overcome these drawbacks. The object of the invention is in particular to provide a device which can be interfaced within an Ethernet network to allow 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 able to participate in the elimination of ground loops in a network.
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.To this end, the subject of the invention is a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility for a network for transmitting digital signals from a vehicle, the device comprising an electronic circuit provided with galvanic isolation means. able to provide galvanic isolation at at least a first point, a second point and a third point of said 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.According to a variant, the device can comprise means of communication adapted and configured to allow the device to act as a repeater according to the Ethernet protocol.
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.According to another variant, the first point and / or the third point can be connected to a first connection member making it possible to connect the device to a medium for transmitting digital signals.
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.According to another variant, the second point can be connected to a second connection member making it possible to connect the device to a supply support for electrically supplying the device, which can advantageously be floating relative to the rest of the system.
Selon une autre variante, les moyens d'isolation peuvent comprendre au moins un optocoupleur.According to another variant, the isolation means can comprise at least one optocoupler.
Selon une autre variante, le dispositif peut être muni de moyens de copie pour dupliquer des signaux numériques.According to another variant, the device can be provided with copying means for duplicating digital signals.
Selon une autre variante, le dispositif peut comprendre des moyens d'alimentation conformés et configurés pour interagir avec un accumulateur électrique.According to another variant, the device can comprise supply means shaped and configured to interact with an electric accumulator.
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.According to another variant, the device can be provided with means for activating at least one direct electrical or optical link between at least a first point and at least a second point of said circuit.
L'invention a en outre pour objet un véhicule comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus.The invention further relates to a vehicle comprising a device as described above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ciaprès, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and the attached drawings, in which:
- 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, etFIG. 1 is a block diagram illustrating an architecture within which a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility according to the invention is arranged, and
- la figure 2 est un schéma bloc illustrant un dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique selon l'invention.- Figure 2 is a block diagram illustrating a device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility according to the 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. 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 à haut débit d'un véhicule, par exemple un véhicule automobile.The device for optimizing circulation and current and the compatibility according to the invention evolves within an architecture of which only a part is illustrated in FIG. 1. Within this architecture, 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 unidirectional or bidirectional communication channel (possibly in full-duplex) by means, for example, of cables . Preferably, the first and second systems 101 and 102 are computers such as those found in motor vehicles. According to other embodiments, the systems 101 and 102 include one or more computers, one or more servers, one or more supercomputers and / or any combination comprising one of these computer systems. According to a preferred embodiment, the systems 101 and 102 are adapted and configured to communicate by implementing the Ethernet protocol. In this case, the systems 102 and 103 as well as the device 100 form with the communication medium 103 part of a high speed Ethernet network of a vehicle, for example a motor vehicle.
Le dispositif d'optimisation des circulations de courant et de la compatibilité électromagnétique selon l'invention est illustré schématiquement par la figure 2 .The device for optimizing current flows and electromagnetic compatibility according to the invention is illustrated diagrammatically in FIG. 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.The device 100 comprises an electronic circuit which is connected to a first connection member 201 for connecting the device to the communication support 103, a second connection member 202 for connecting the device to the communication support 103, a third connection member 203 for connect the device to a ground, a fourth connection member 204 to connect the device to a ground, a fifth connection member 205 to connect the device to a supply support for electrically supplying the device, a sixth connection member 206 to connect the device to a supply support for electrically supplying the device, a seventh connection member 207 for connecting the device to a communication support for the transmission of additional digital signals and an eighth connection member 208 for connecting the device to a communication medium for the transmission of naked signals additional merics.
De préférence, des moyens d'isolation galvanique 209 permettent de réaliser une isolation galvanique en au moins trois 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, en un deuxième point du circuit connecté aux troisième et quatrième organes 203 et 204, en un troisième point du circuit connecté aux cinquième et sixième organes 205 et 206, et en un quatrième point du circuit connecté aux septième et huitième organes 207 et 208. 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.Preferably, galvanic isolation means 209 make it possible to carry out galvanic isolation at at least three distinct points on the electronic circuit of the device 100. By using at least one optocoupler, these means make it possible to achieve galvanic isolation at a first point of the circuit connected to the first and second members 201, 202, at a second point on the circuit connected to the third and fourth members 203 and 204, at a third point on the circuit connected to the fifth and sixth members 205 and 206, and at a fourth point on the connected circuit to the seventh and eighth organs 207 and 208. Thus, the device is able to allow the removal of ground loops and / or 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 with a view to carrying out the necessary optimizations of the system and then allowing its suitable operation in the absence of the device according to the invention, in particular free of ground and supply loops.
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.Preferably, the galvanic isolation means 209 also comprise hardware and / or software copying means making it possible to copy digital signals so as to thus provide functionality for copying digital signals which can be bidirectional. In variants, the invention may include other devices for generating digital signals able to allow operation of the system sufficient for its study according to the principles of implementation of the invention.
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'activationFurthermore, according to a variant, the device further comprises activation means 210 of at least one direct electrical or optical connection between at least a first point and at least a second point of said circuit. Advantageously, the activation means
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, 5 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 208.210, which may include one or more relays and one or more switches, allow a direct electrical connection to be made between the first connection member 201 and the second connection member 202, 5 between the third connection member 203 and the fourth connection member connection 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.
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 15 accumulateur électrique, permettent de mettre en œuvre l'autonomie énergétique du dispositif 100 selon 1'invention.According to a particular embodiment, the circuit of the device is further provided with supply means 211 - electronic components, dedicated circuits and connections - which, for example by using an electric accumulator, make it possible to implement energy autonomy of the device 100 according to the invention.
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