FR3102334A1 - Method for controlling lighting and signaling modules for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de pilotage d’un module d’éclairage de véhicule automobile comprenant au moins une diode luminescente alimentée par un courant électrique, caractérisé en ce qu’on fait varier l’intensité (I) du courant de façon sinusoïdale, à tension constant (U0), avec une période d’oscillation (T0) comprise entre 30s et 60s. Figure de l’abrégé : Fig. 2The invention relates to a method of controlling a motor vehicle lighting module comprising at least one luminescent diode supplied with an electric current, characterized in that the intensity (I) of the current is varied sinusoidally, at constant voltage (U0), with an oscillation period (T0) between 30s and 60s. Abstract figure: Fig. 2
Description
L’invention s’applique au pilotage des modules d’éclairage et de signalisation de véhicules automobiles.The invention applies to the control of motor vehicle lighting and signaling modules.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de pilotage des modules d’éclairage et de signalisation dans un objectif de réduction de la consommation énergétique.More particularly, the invention relates to a method for controlling lighting and signaling modules with the aim of reducing energy consumption.
Les modules d’éclairage et de signalisation (projecteur, feux de jour, …) comprennent généralement une source d’éclairage (lampe Halogène, Xénon, LED) commandée par une carte électronique (PCB) et associée à divers composants optiques (lentille, réflecteur …), l’ensemble étant destiné à être encapsulé dans un boîtier.Lighting and signaling modules (projector, daytime running lights, etc.) generally include a lighting source (Halogen, Xenon, LED lamp) controlled by an electronic card (PCB) and associated with various optical components (lens, reflector ...), the assembly being intended to be encapsulated in a box.
Les projecteurs et feux à LEDs sont souvent alimentés et pilotés avec une énergie électrique de puissance constante (courant stabilisé et tension constante), cette puissance (P) étant déterminée par le produit de l’intensité (I) du courant et de la tension (U).Projectors and LED lights are often powered and controlled with electrical energy of constant power (stabilized current and constant voltage), this power (P) being determined by the product of the intensity (I) of the current and the voltage ( U).
Par ailleurs, la consommation d'énergie (E) d’un système électrique est constante et se calcule par la formule (E) = Puissance (P) x durée (T). Or, aujourd’hui, l'industrie automobile est contrainte de réduire fortement la consommation d'énergie des véhicules afin de réduire les émissions de CO2, sans pour autant consentir à limiter de façon sensible les performances et les propriétés des systèmes d’éclairage.Furthermore, the energy consumption (E) of an electrical system is constant and is calculated by the formula (E) = Power (P) x duration (T). However, today, the automotive industry is forced to drastically reduce the energy consumption of vehicles in order to reduce CO2 emissions, without agreeing to significantly limit the performance and properties of lighting systems.
Il est connu, notamment, par les demandes de brevet FR2983143 et EP2261081, une méthode pour réduire la consommation énergétique consistant à baisser l’intensité du courant en la maintenant constante de telle sorte que la variation de lumière résultante continue de respecter les seuils réglementaires sans être perceptible par l’utilisateur du véhicule.It is known, in particular, from patent applications FR2983143 and EP2261081, a method for reducing energy consumption consisting in lowering the intensity of the current by keeping it constant so that the resulting variation in light continues to respect the regulatory thresholds without be perceptible to the user of the vehicle.
Le brevet EP2741578B1 décrit un circuit de commande et un procédé de pilotage de LEDs consistant à délivrer un signal destiné à ajuster la source de courant de référence pour faire ainsi varier la tension du courant de sortie dans une plage déterminée.Patent EP2741578B1 describes a control circuit and a method for driving LEDs consisting in delivering a signal intended to adjust the reference current source in order to thus vary the voltage of the output current within a determined range.
Par ailleurs, dans les anciennes générations de véhicules, les alternateurs n’étaient pas suffisamment stabilisés ce qui provoquait des variations d’intensité. Cependant, ces variations n’étaient ni volontaires, ni maîtrisées, et étaient sans lien avec un éventuel objectif de réduction de la consommation électrique qui n’était pas d’actualité.Furthermore, in older generations of vehicles, the alternators were not sufficiently stabilized, which caused variations in intensity. However, these variations were neither intentional nor controlled, and were unrelated to any objective of reducing electricity consumption, which was not relevant.
Ainsi, dans le contexte actuel, l’invention a pour objectif d’obtenir dans un cycle, à la fois, l’atteinte des performances optimales (portée de l’éclairage, perception de brillance, largeur du faisceau, etc.) et, compte tenu des tolérances réglementaires, une réduction significative de la consommation énergétique sans perception notable des variations par l’utilisateur du véhicule, et sans induire de dégradation des conditions de sécurité.Thus, in the current context, the invention aims to obtain in a cycle, both the achievement of optimal performance (range of lighting, perception of brightness, width of the beam, etc.) and, taking into account the regulatory tolerances, a significant reduction in energy consumption without significant perception of the variations by the user of the vehicle, and without inducing a deterioration in safety conditions.
Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un procédé de pilotage d’un module d’éclairage de véhicule automobile comprenant au moins une diode luminescente (LED) alimentée par un courant électrique continu, caractérisé en ce qu’on fait varier l’intensité du courant de façon sinusoïdale, à tension constante, avec une période d’oscillation comprise entre 30s et 60s.This object is achieved, according to the invention, by means of a method for controlling a motor vehicle lighting module comprising at least one light-emitting diode (LED) powered by a direct electric current, characterized in that varies the intensity of the current in a sinusoidal way, at constant voltage, with an oscillation period between 30s and 60s.
Selon un mode de mise en œuvre préférentiel du procédé de l’invention, on fait varier l’intensité du courant électrique selon la loi fonction du temps,
I(t) = I0-kI0 sin2(2 π t/T0), où k est la variation d’amplitude des oscillations du courant et T0est la période d’oscillation.According to a preferred embodiment of the method of the invention, the intensity of the electric current is varied according to the law as a function of time,
I(t) = I0-kI0 sin2(2 π t/T0), where k is the amplitude variation of the current oscillations and T0is the period of oscillation.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé, on fait varier l’intensité du courant entre 0,7 A et 1,1 A.According to an advantageous characteristic of the method, the intensity of the current is varied between 0.7 A and 1.1 A.
Selon une autre caractéristique, la variation d’amplitude des oscillations est inférieure ou égale à 20%.According to another characteristic, the variation in amplitude of the oscillations is less than or equal to 20%.
Selon une variante de mise en œuvre du procédé, il est prévu qu’à tension constante, on fasse varier la puissance du courant selon la loi en fonction du temps : P(t) = I0U0 – kI0U0 sin2(2 π t/T0), où k est la variation d’amplitude des oscillations du courant et T0 est la période d’oscillation.According to a variant implementation of the method, it is provided that at constant voltage, the power of the current is varied according to the law as a function of time: P(t) = I0U0 – kI0U0 sin2(2 π t/T0), where k is the amplitude variation of the current oscillations and T0 is the oscillation period.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la réduction de la consommation d’énergie électrique E est donnée par la formule ∆E/E = k/2 où k est la variation d’amplitude des oscillations du courant.According to another characteristic of the invention, the reduction in electrical energy consumption E is given by the formula ∆E/E = k/2 where k is the variation in amplitude of the current oscillations.
Un autre objet de l’invention est un dispositif pour la mise en œuvre du procédé de pilotage défini ci-dessus à partir d’un courant continu délivré par une batterie embarquée, caractérisé en ce qu’il comprend un circuit électronique convertissant le courant continu (DC) en un courant alternatif (AC) destiné à alimenter les modules d’éclairage et de signalisation du véhicule.Another object of the invention is a device for implementing the control method defined above from a direct current delivered by an on-board battery, characterized in that it comprises an electronic circuit converting the direct current (DC) into an alternating current (AC) intended to supply the lighting and signaling modules of the vehicle.
Encore un autre objet de l’invention est un véhicule automobile à économie d’énergie équipé de modules d’éclairage et de signalisation pilotés avec le procédé selon l’une des revendications précédentes.Yet another object of the invention is an energy-saving motor vehicle equipped with lighting and signaling modules controlled with the method according to one of the preceding claims.
La fonction sinusoïdale de l’intensité du courant (ou de sa puissance) est une fonction simple à obtenir par les méthodes traditionnelles de conversion des signaux AC/DC qui est dérivable et continue et qui n’induit pas, pour un observateur, de modification significative de l’aspect visuel du faisceau lumineux.The sinusoidal function of the intensity of the current (or of its power) is a simple function to obtain by the traditional methods of conversion of AC/DC signals which is differentiable and continuous and which does not induce, for an observer, any modification significant to the visual appearance of the light beam.
L’invention présente un intérêt technico-économique significatif car grâce au procédé de pilotage, il est possible d’obtenir une économie d’énergie d’environ 10%.The invention is of significant technical and economic interest because thanks to the control process, it is possible to obtain an energy saving of approximately 10%.
En outre, du fait de l’utilisation d’une fonction sinusoïdale, l’intensité du courant varie dans une plage de valeurs inférieures à l’intensité des courants stabilisés (généralement O,8A) ce qui permet une réduction du nombre de LEDs, et, en conséquence, une diminution du coût des modules d'éclairage.In addition, due to the use of a sinusoidal function, the intensity of the current varies in a range of values lower than the intensity of the stabilized currents (generally 0.8A) which allows a reduction in the number of LEDs, and, consequently, a reduction in the cost of the lighting modules.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, with reference to the appended figures detailed below.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.For greater clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in all the figures.
Naturellement, le mode de mise en œuvre du procédé de l’invention illustré par la figure présentée ci-dessus et décrite ci-après, n’est donné qu'à titre d’exemple non limitatif. Il est explicitement prévu selon l’invention que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes.Naturally, the mode of implementation of the method of the invention illustrated by the figure presented above and described below, is given only by way of non-limiting example. It is explicitly provided according to the invention that it is possible to propose and combine different modes with each other.
Le procédé de l’invention est destiné au pilotage d’un module d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile dans un objectif d’économie d’énergie.The method of the invention is intended for controlling a lighting and/or signaling module of a motor vehicle with the aim of saving energy.
Un tel module 3 représenté schématiquement sur la figure 3 (par exemple, un projecteur) comprend, en général, au moins une source de lumière telle qu’une diode électroluminescente (LED) alimentée par un courant électrique continu et stabilisé délivré par une batterie 1 embarquée. Un tel courant (dont la tension U est généralement de 12V) présente un profil qui est illustré par la figure 1.Such a module 3 represented schematically in FIG. 3 (for example, a projector) generally comprises at least one light source such as a light-emitting diode (LED) powered by a direct and stabilized electric current delivered by a battery 1 embarked. Such a current (whose voltage U is generally 12V) has a profile which is illustrated by figure 1.
Par conséquent, la tension d'alimentation U de ce courant électrique est constante (référencée U0) et la puissance P est déterminée par le produit de l’intensité de ce courant et de sa tension (P = U0 x I). La consommation d'énergie E du module d’éclairage est également constante et est calculée par le produit de sa puissance avec le temps (E = P x t).Consequently, the supply voltage U of this electric current is constant (referenced U0) and the power P is determined by the product of the intensity of this current and its voltage (P = U0 x I). The energy consumption E of the lighting module is also constant and is calculated by the product of its power with time (E = P x t).
Le procédé de pilotage de l’invention consiste à modifier le profil du courant d’alimentation des modules d’éclairage en faisant varier l’intensité du courant de façon sinusoïdale avec une longue période d’oscillation (T0) comprise entre 30s et 60s. Dans ces conditions, les oscillations de puissance ne sont ni perceptibles, ni gênantes pour le conducteur du véhicule ou pour les conducteurs des autres véhicules.The control method of the invention consists in modifying the profile of the power supply current of the lighting modules by varying the intensity of the current in a sinusoidal manner with a long period of oscillation (T0) of between 30s and 60s. Under these conditions, the power oscillations are neither perceptible nor disturbing for the driver of the vehicle or for the drivers of other vehicles.
Le profil spécifique selon le procédé de l’invention d’alimentation électrique du module est illustré par la figure 2. Ce profil correspond à des oscillations de l’intensité I du courant (en ampères), avec un pic de réduction de courant de k = 0.2 (-20%). Ces oscillations découlent de la fonction sinusoïdale (A) du courant : I(t) = I0-kI0 sin2(2 π t/T0), où k est la variation d’amplitude des oscillations du courant et T0 est la période d’oscillation.The specific profile according to the method of the invention for powering the module is illustrated by FIG. 2. This profile corresponds to oscillations of the intensity I of the current (in amperes), with a current reduction peak of k = 0.2 (-20%). These oscillations follow from the sinusoidal function (A) of the current: I(t) = I0-kI0 sin2(2 π t/T0), where k is the amplitude variation of the current oscillations and T0 is the oscillation period.
Cette variation d’intensité du courant a pour corollaire une variation de la puissance P (en watts) régie par l’équation (B) : P(t) = I0U0 - kI0U0 sin2(2 π t/T0), où k est la variation d’amplitude des oscillations du courant et T0 est la période d’oscillation.This variation in current intensity has as its corollary a variation in power P (in watts) governed by equation (B): P(t) = I0U0 - kI0U0 sin2(2 π t/T0), where k is the amplitude variation of the current oscillations and T0 is the oscillation period.
Cette variation de puissance est conforme, d’un point de vue réglementaire, aux plages de variations admises et peut être obtenue au moyen d’oscillateurs traditionnels tels que.This power variation complies, from a regulatory point of view, with the permitted variation ranges and can be obtained by means of traditional oscillators such as.
Le Profil d’alimentation correspondant à la fonction sinusoïdale de la figure 2 apporte un gain d'énergie ∆E donné par l'équation (C) (figure 2) qui se traduit par un ratio (D) : ∆E/E = k/2.The power profile corresponding to the sinusoidal function of figure 2 provides an energy gain ∆E given by equation (C) (figure 2) which translates into a ratio (D): ∆E/E = k /2.
La variation de l’intensité du courant avec une amplitude de k = 20% permet ainsi d’économiser 10% d'énergie dans le cycle choisi, ce chiffre étant indépendant de la période d'oscillation, comme le montre la formule (C).The variation of the intensity of the current with an amplitude of k = 20% thus makes it possible to save 10% of energy in the chosen cycle, this figure being independent of the period of oscillation, as shown by the formula (C) .
Le profil sinusoïdal des variations du courant peut être généralisé par approximation au moyen de fonctions mathématiques intégrant des polynômes, des splines, etc, …en apportant des effets techniques analogues à ceux produits par la fonction sinusoïdale (A).The sinusoidal profile of current variations can be generalized by approximation using mathematical functions integrating polynomials, splines, etc., providing technical effects similar to those produced by the sinusoidal function (A).
Un système permettant une mise en œuvre du procédé de pilotage de l’invention est illustré schématiquement par la figure 3. La source d’alimentation principale est constituée de la batterie 1 du véhicule qui délivre un courant continu stabilisé (DC) dont la tension U0 est de 12V.A system allowing implementation of the control method of the invention is illustrated schematically by FIG. 3. The main power source consists of the battery 1 of the vehicle which delivers a stabilized direct current (DC) whose voltage U0 is 12V.
L’intensité de ce courant est convertie en un signal de courant alternatif (AC) par un convertisseur 2 (ou « driver ») comprenant un circuit électronique du type de celui qui est représenté sur la figure 4. Le signal alterné est envoyé ensuite aux modules 3 d’éclairage et de signalisation et, en particulier, aux projecteurs et aux feux à diodes électroluminescentes 4 (LEDs), comme illustré par les figures 3 et 4.The intensity of this current is converted into an alternating current signal (AC) by a converter 2 (or "driver") comprising an electronic circuit of the type shown in Figure 4. The alternating signal is then sent to the lighting and signaling modules 3 and, in particular, to the projectors and to the lights with light-emitting diodes 4 (LEDs), as illustrated by FIGS. 3 and 4.
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