WO2017162946A1 - Modem de communication par courants porteurs, circuit d'interface et reseau de communication d'un vehicule automobile - Google Patents

Modem de communication par courants porteurs, circuit d'interface et reseau de communication d'un vehicule automobile Download PDF

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WO2017162946A1
WO2017162946A1 PCT/FR2017/050441 FR2017050441W WO2017162946A1 WO 2017162946 A1 WO2017162946 A1 WO 2017162946A1 FR 2017050441 W FR2017050441 W FR 2017050441W WO 2017162946 A1 WO2017162946 A1 WO 2017162946A1
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WO
WIPO (PCT)
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communication network
modem
network
carrier communication
carrier
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/050441
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English (en)
Inventor
Jean-Michel Morelle
Ludovic NGAVOUKA
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/548—Systems for transmission via power distribution lines the power on the line being DC
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5462—Systems for power line communications
    • H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits

Definitions

  • the present invention relates to a carrier communication modem, as well as an interface circuit and a communication network of a motor vehicle comprising such a modem. BACKGROUND ART OF THE INVENTION.
  • the essential functions of the vehicle are generally performed "under the hood” by using a high-speed real-time network connecting to an electronic control unit (the acronym ECU is the term dedicated to Electronic Control Unit) actuators and engine, transmission, braking system, suspension, chassis etc.
  • ECU Electronice Control Unit
  • a Local Controller Network, or CAN Controller Area Network
  • offering a high degree of safety and order flow of 1 Mbit / s is frequently used for these functions.
  • LIN Local Interconnect Network
  • This low cost secondary network is based on a UART / SCI interface that is standard for most microcontrollers. It works with the CAN bus and is specifically used for applications such as electric mirrors, electric seats, central locking, window lifts, lighting systems.
  • CPL being the acronym for “Online Carrier Currents”, consisting of superimposing signals to high frequency DC modulated provided by an on-board battery to vehicle equipment to transmit information.
  • Power exchange information exchange modules are described in particular in the application WO2006 / 008363 from the company VALEO ELECTRONIQUE AND LINK SYSTEMS.
  • the present invention therefore aims to provide a carrier communication system improving the bandwidth of known devices of the state of the art in the automotive field and having a standardized interface.
  • It relates specifically to a carrier communication modem adapted to be arranged between an on-board electrical network of a motor vehicle and an application circuit, this modem being of the type of those transmitting bi-directionally digital information by a multifrequency modulation method of carrier currents.
  • this modulation method is of the COFDM type.
  • the application circuit is a controller of a fieldbus.
  • the fieldbus is a CAN or LIN type bus.
  • the multifrequency modulation comprises first frequencies of between approximately 9 kHz and approximately 500 kHz for a first bit rate of between approximately 50 kbit / s and approximately 1 Mbit / s, or second frequencies between about 1.5 MHz and about 500 MHz for a second rate between about 1 Mbit / s and about 10 Mbit / s.
  • this modem comprises a capacitive or inductive component intended to be connected to the on-board electrical network and transmitting the first or second frequencies.
  • the invention also relates to a carrier communication network interface circuit of a motor vehicle, which comprises a modem having the above characteristics connected to a fieldbus controller.
  • the invention further relates to a carrier communication network of a motor vehicle comprising several copies of the modem described above transmitting digital data.
  • this network further comprises several CAN or LIN type fieldbus controllers connected to the exemplars of the modem.
  • each of the copies of the modem is integrated with each of the controllers in the same interface box.
  • the carrier line communication network according to the invention further comprises:
  • first power supply network at a first nominal voltage
  • second power supply network at a second nominal voltage different from the first nominal voltage
  • a coupling circuit transmitting said digital data between the first and second power supply networks.
  • the first and second nominal voltages are continuous.
  • the coupling circuit comprises capacitive and / or inductive coupling means.
  • the coupling circuit is integrated in a DC-DC converter.
  • the carrier current communication network according to the invention at least partially has a chain architecture.
  • the carrier current communication network at least partially has a tree architecture.
  • these lighting devices are chosen from a group comprising road or crossing lighting projectors, position or change of direction signaling devices, day-signaling devices and signaling devices. back.
  • the digital data are commands and states of at least one electronic control unit.
  • Figure 1 is a schematic representation of an on-board electrical network of a "Mild-Hybrid" type vehicle supporting a carrier communication network transmitting digital information according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of an on-board electrical network of a hybrid vehicle supporting a carrier communication network transmitting digital information according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic representation of a multi-voltage on-board electrical network of a vehicle having an architecture of several chain sub-networks supporting a carrier communication network transmitting digital information according to the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a carrier communication modem according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic representation of a communication protocol of the carrier current communication modem according to the invention.
  • Figure 6 illustrates a principle of a connection of an equipment to a carrier communication network according to the invention.
  • Figure 7 is a schematic representation of the arrangement between two on-board electrical networks, supporting a carrier current communication network according to the invention, a DC-DC converter comprising a coupling circuit capable of transferring digital data.
  • Figure 8 is a block diagram of the DC-DC converter shown in Figure 7.
  • Figure 9 is a schematic representation of a steering function of headlights or rear lights of a vehicle by the carrier communication network according to the invention.
  • Figure 10 is a block diagram of a lighting projector, a signaling device or internal lighting device adapted to be controlled by the carrier communication network according to the invention.
  • An automotive power line communication network is based on the superposition of an AC component to a DC voltage of an on-board electrical network using a multifrequency modulation.
  • the general architecture of this communication network is therefore that of the on-board electrical network which is multi-voltage in the most recent vehicles, in particular in hybrid vehicles or so-called “mild-hybrid” vehicles, in a less complete integration of a propulsion by an electric motor.
  • FIG. 1 shows an on-board electrical network 1, 2 of a "mild-hybrid" type vehicle 3 comprising a first power supply network 1 having a first nominal voltage of 12V and a second power supply network 2 having a second nominal voltage of 48V.
  • the first onboard electrical network 1 comprises a first 12V lead-acid battery 4 to which are connected standard electric charges 5 intended to operate at this first nominal voltage.
  • the second power supply network 2 comprises a second battery 48V 48 to which are connected high power equipment, including:
  • a reversible inverter 7 of an alternator-starter 8 mechanically coupled to the heat engine 9 of the vehicle 3;
  • a first DC-DC reversible converter 16 ensures the exchange of electrical energy between the first and second power supply networks 1, 2.
  • Figure 2 shows another on-board electrical network 1, 2, 17 of a hybrid vehicle 3 comprising the first power supply network 1 having the first nominal voltage of 14V described above, or the like, the second network of power supply 2 having the second nominal voltage of 48V, and further a third power supply network 17 high voltage.
  • the third power supply network 17 comprises a third high voltage battery 18 to which is connected another reversible inverter 19 supplying a motor / generator 20 of high power capable of completely replacing the engine 9 in engine mode.
  • a second DC-DC converter 21 reversible ensures the exchange of electrical energy between the second and third power supply networks 2, 17.
  • Electronic control units 22, reversible DC-DC converters 16, 21, standard loads 5, and high-power equipment 10, 11, 12, 13, 14, 15 can exchange digital information on these networks. 1, 2, 17 by means of power-carrier interface circuits 23 while being supplied by these power supply networks 1, 2, 17 under the required nominal voltages U1, U2, U3 as schematically represented.
  • Figure 3
  • an electronic control unit 22 comprises an interface circuit 23 which makes it possible to transmit TX and receive RX digital data by being connected to the on-board electrical network 1, 2, 17 by a capacitive component or inductive while being galvanically isolated.
  • the electronic control unit 22 further comprises a supply filter 24 blocking the AC components of the signals flowing on the on-board electrical network 1, 2, 17.
  • a reversible DC-DC converter 16, 21 also comprises a carrier-current interface circuit 23 enabling it to communicate on the on-board electrical network 1, 2, 17.
  • Such a reversible DC-DC converter 16, 21 which provides a voltage conversion between two power supply networks 1, 2, 17 further comprises a coupling circuit 25 comprising capacitive or inductive coupling means transmitting the digital data TX, RX between the two power supply networks 1 , 2, 17.
  • the carrier current communication interface circuit 23 comprises a modem 26 whose schematic diagram is given in FIG. 4.
  • the modem 26 uses a multi-frequency modulation method of the COFDM type, which stands for Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing, that is to say "Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing”.
  • the COFDM modulation method is a method that combines OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) channel coding with digital modulation of the elementary signals (multiple subcarriers).
  • serial mode input digital data D (t) is converted into parallel mode by a serial-parallel conversion block 27.
  • An allocation block 28 allocates the parallel binary data to the symbols a ! K of a constellation of a 16 quadrature amplitude modulation (16QAM) or quadrature phase modulation constellation (QPSK).
  • OFDM orthogonal frequency division multiple access
  • This method makes it possible to correct the multiple long paths, but not sufficiently if these paths are strongly disturbed. Certain frequencies (i.e., some subchannels) can be greatly reduced and disturbed. If, moreover, the communication is full duplex with the receiver, as is often the case in the automobile, such interference may persist making it impossible to use the subchannels concerned.
  • COFDM modulation uses error correction code associated with frequency interleaving. It is therefore possible to approach the performance of a channel without echo.
  • COFDM modulation appears as an interesting solution to increase the bit rate of a signal subjected to a dispersive channel.
  • the information is divided into a set of parallel sub-channels having a lower bit rate.
  • Each parallel data sequence then modulates a specific subcarrier.
  • a physical layer 29 and a data communication layer 30 of a communication protocol implemented in modem 26 are schematized in FIG. 5 of an OSI model.
  • the first frequencies are between about 9 kHz and about 500 kHz;
  • medium specific interface 31 (MDI, acronym for "Medium Dependent Interface” in English terminology) are shown in Figures 6, 7 and 8.
  • an electronic control unit 22 is connected by a single wire to the power supply network 1 forming a bypass 32 by means of the interface circuit 23 comprising the modem 26.
  • a DC-DC converter 16 is connected to each of the power supply networks 1, 2, by other son forming two other leads 32 by means of the integrated coupling circuit 25.
  • a person skilled in the art will recognize a chopper circuit 33 supplying a primary circuit 34 of a transformer 35 from a first input voltage U1. and controlled by a comparator 36 of an output voltage U2 provided by a secondary circuit 37 of the transformer 35 at a reference voltage.
  • the DC-DC converters 16, 21 each comprise a coupling circuit 25 for transmitting the digital data TX , RX as shown in Figure 3 thereby forming a carrier communication network also having a chain architecture.
  • the coupling circuit 25 is integrated in the dc / dc converter 32 on the input U1 and shunt on the output U2.
  • An attachment sublayer 38 (PMA, acronym for "Physical Medium Attachment” in English terminology) of the modem 26 manages the undervoltage or over-voltage, the behavior of the electronic control unit 22 or the DC-DC converter 16, 21 in case of power supply failure, and the behavior during the different phases of operation.
  • PMA Physical Medium Attachment
  • a physical layer signaling sublayer 39 (PLS) of the modem 26 specifies binary commands, a COFDM-based medium coupling control protocol, and characteristics. capacitive or inductive coupling components.
  • Data Link Layer 30 (DLL, acronym for "Data Link Layer” in English terminology) of the modem protocol 26 manages the following services:
  • This data communication layer 30 is compatible with the second layer of the OSI model of the CAN or LIN type fieldbus protocols in order to standardize and reduce development costs.
  • the modem 26 according to the invention can easily be implemented in a carrier communication network, either by being connected to an existing CAN or LIN bus controller, or by being integrated into a control box. an interface circuit 23 using existing functional blocks.
  • FIGS. 9 and 10 show an example of application of the modem 26 according to the invention in a lighting searchlight control function 40, a traffic light or interior lighting device, a vehicle 3 using the on-board power supply network 1 as support for a power line communication network.
  • the modem 26 makes it possible to carry out the same control function without any additional wire from a single power-line control module 41 powered by the same on-board electrical network 1 as the headlights and the lights 40.
  • a driver circuit 43 supplying a current i to the LEDs can be controlled by commands transmitted over the network. electrical board 1 by the control module 41 and received by the carrier interface circuit 23.
  • the power supply networks 1, 2, 1 7 constituting the support of the carrier communication network according to the invention are not limited to DC networks.
  • a physical layer 29 adapted to AC networks could be similarly described, and alternating current-AC, or AC-DC converters could be integrated in such networks.
  • an on-board battery charger provided with a modem 26, connected, on the one hand, to the power supply network 1, 2, 1 7 of the vehicle 3, and, on the other hand, to a domestic alternative network.
  • two-phase or three-phase may exchange information with the vehicle systems 3 and with a terminal at the home of the user.

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Abstract

Le modem de communication par courants porteurs (26) selon l'invention est apte à être agencé entre un réseau électrique de bord d'un véhicule automobile et un circuit d'application, le modem étant du type de ceux transmettant bi-directionnellement des informations numériques par un procédé de modulation multifréquencielle de courants porteurs. Conformément à l'invention, le procédé de modulation est de type COFDM. Le circuit d'application est typiquement un contrôleur d'un bus de terrain de type CAN ou LIN. Selon des modes de réalisation particuliers, la modulation multifréquencielle comprend des premières fréquences comprises entre environ 9 kHz et environ 500 kHz pour des premiers débits compris entre environ 50 kbit/s et environ 1 Mbit/s ou bien des secondes fréquences comprises entre environ 1,5 MHz et environ 500 MHz pour des seconds débits compris entre environ 1 Mbit/s et environ 10 Mbit/s.

Description

MODEM DE COMMUNICATION PAR COURANTS PORTEURS, CIRCUIT D'INTERFACE ET RESEAU DE COMMUNICATION D'UN VEHICULE
AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
La présente invention concerne un modem de communication par courants porteurs, ainsi qu'un circuit d'interface et un réseau de communication d'un véhicule automobile comprenant un tel modem. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
La mise en œuvre d'un nombre toujours plus grand d'appareils électromécaniques dans les véhicules automobiles a conduit à multiplier les circuits électriques. Pour réduire la complexité croissante du câblage, des techniques de type « réseaux » ou « bus », déjà connues dans le domaine de l'informatique, ont été adaptées aux contraintes du monde de l'automobile.
Les fonctions essentielles du véhicules sont généralement réalisées « sous le capot » en faisant appel à un réseau temps réel à haut débit reliant à une unité de contrôle électronique (l'acronyme anglais ECU est le terme consacré pour Electronic Control Unit) les actuateurs et les capteurs du moteur, de la transmission, du système de freinage, de la suspension, du châssis etc .. Un Réseau Local de Contrôleurs, ou CAN (acronyme anglais pour Controller Area Network), offrant un haut degré de sécurité et un débit de ordre de 1 Mbit/s est fréquemment utilisé pour ces fonctions.
Pour d'autres fonctions sécuritaires moins essentielles et les fonctions de confort, dites « fonctions habitacle », un Réseau Local d'Interconnexion, ou LIN (acronyme anglais pour Local Interconnect Network), a été développé par les constructeurs d'automobiles et des fabricants de semi-conducteurs.
Ce réseau secondaire à coût réduit est basé sur une interface UART/ SCI qui est standard pour la plupart des microcontrôleurs. Il fonctionne avec le bus CAN et il est spécifiquement utilisé pour les applications telles que les miroirs électriques, les sièges électriques, la fermeture centralisée, les lève-vitres, les systèmes d'éclairage.
Toutefois, ces réseaux de communication nécessitent une paire de fils, torsadés ou non, pour une transmission des données numériques en plus d'un réseau d'alimentation électrique. Dans le but de supprimer la paire filaire supplémentaire, il a été développé dans le domaine de l'automobile des réseaux de communication de type CPL, "CPL" étant l'acronyme de "Courants Porteurs en Ligne", consistant à superposer des signaux à haute fréquence modulés au courant continu fourni par une batterie de bord aux équipements du véhicule pour transmettre des informations.
Des modules d'échange d'informations par courants porteurs sont notamment décrits dans la demande WO2006/008363 de la société VALEO ELECTRONIQUE ET SYSTEMES DE LIAISON.
Cependant, ces modules d'échange d'informations ne semblent plus être adaptés aux exigences des constructeurs d'automobiles en termes de bande passante et de standardisation:
- plusieurs porteuses réparties dans deux bandes fréquences sont utilisées pour activer ou dé-activer, et piloter un organe électrique selon un protocole qui semble propriétaire.
- les fréquences limitées à environ 3 MHz ne semblent pas être adaptées pour offrir un débit très supérieur à celui d'un réseau CAN.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION.
La présente invention vise donc à proposer un système de communication par courants porteurs améliorant la bande passante des dispositifs connus de l'état de la technique dans le domaine de l'automobile et présentant une interface normalisée.
Elle a précisément pour objet un modem de communication par courants porteurs apte à être agencé entre un réseau électrique de bord d'un véhicule automobile et un circuit d'application, ce modem étant du type de ceux transmettant bi-directionnellement des informations numériques par un procédé de modulation multifréquencielle de courants porteurs.
Selon l'invention ce procédé de modulation est de type COFDM.
Selon l'invention encore, le circuit d'application est un contrôleur d'un bus de terrain.
Selon l'invention enfin, le bus de terrain est un bus de type CAN ou LIN.
Dans le modem selon l'invention, la modulation multifréquencielle comprend des premières fréquences comprises entre environ 9 kHz et environ 500 kHz pour un premier débit compris entre environ 50 kbit/s et environ 1 Mbit/s ou bien des secondes fréquences comprises entre environ 1 ,5 MHz et environ 500 MHz pour un second débit compris entre environ 1 Mbit/s et environ 10 Mbit/s.
Selon l'invention, ce modem comprend un composant capacitif ou inductif destiné à être relié au réseau électrique de bord et transmettant les premières ou secondes fréquences.
L'invention concerne également un circuit d'interface de réseau de communication par courants porteurs d'un véhicule automobile, qui comprend un modem présentant les caractéristiques précédentes connecté à un contrôleur de bus de terrain.
L'invention concerne en outre un réseau de communication par courants porteurs d'un véhicule automobile comprenant plusieurs exemplaires du modem décrit ci-dessus transmettant des données numériques.
Selon l'invention, ce réseau comprend en outre plusieurs contrôleurs de bus de terrain de type CAN ou LIN connectés aux exemplaires du modem.
Selon l'invention encore, chacun des exemplaires du modem est intégré avec chacun des contrôleurs dans un même boîtier d'interface.
Le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention comprend en outre:
- un premier réseau d'alimentation électrique à une première tension nominale; - au moins un second réseau d'alimentation électrique à une seconde tension nominale différente de la première tension nominale;
- un circuit de couplage transmettant lesdites données numériques entre les premier et second réseaux d'alimentation électrique.
Selon l'invention, les première et seconde tensions nominales sont continues.
Selon l'invention encore, le circuit de couplage comprend des moyens de couplage capacitif et/ou inductif.
Selon l'invention enfin, le circuit de couplage est intégré dans un convertisseur de courant continu- courant continu.
Le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention présente au moins partiellement une architecture en chaîne.
Alternativement ou simultanément, le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention présente au moins partiellement une architecture arborescente. Selon l'invention, ces dispositifs d'éclairage sont choisis parmi un groupe comprenant des projecteurs d'éclairage de route ou de croisement, des dispositifs de signalisation de position ou de changement de direction, des dispositifs de signalisation de jour et des dispositifs de signalisation arrière.
Alternativement ou simultanément, dans le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention, les données numériques sont des commandes et des états d'au moins une unité de contrôle électronique.
Ces quelques spécifications essentielles auront rendu évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.
La Figure 1 est une représentation schématique d'un réseau électrique de bord d'un véhicule de type "Mild-Hybrid" supportant un réseau de communication par courants porteurs transmettant des informations numériques selon l'invention.
La Figure 2 est une représentation schématique d'un réseau électrique de bord d'un véhicule hybride supportant un réseau de communication par courants porteurs transmettant des informations numériques selon l'invention.
La Figure 3 est une représentation schématique d'un réseau électrique de bord multitension d'un véhicule présentant une architecture de plusieurs sous- réseaux en chaîne supportant un réseau de communication par courants porteurs transmettant des informations numériques selon l'invention.
La Figure 4 est un schéma de principe d'un modem de communication par courants porteurs selon l'invention.
La Figure 5 est une représentation schématique d'un protocole de communication du modem de communication par courants porteurs selon l'invention.
La Figure 6 illustre un principe d'une connexion d'un équipement à un réseau de communication par courants porteurs selon l'invention.
La Figure 7 est une représentation schématique de l'agencement entre deux réseaux électriques de bord, supportant un réseau de communication par courants porteurs selon l'invention, d'un convertisseur courant continu - courant continu comprenant un circuit de couplage apte à transférer des données numériques.
La Figure 8 est un schéma de principe du convertisseur courant continu - courant continu montré sur la Figure 7.
La Figure 9 est une représentation schématique d'une fonction de pilotage de phares ou de feux arrière d'un véhicule par le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention.
La Figure 10 est un schéma de principe d'un projecteur d'éclairage, d'un dispositif de signalisation ou dispositif d'éclairage intérieur apte à être piloté par le réseau de communication par courants porteurs selon l'invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION.
Un réseau de communication par courants porteurs d'une automobile ou APLC (acronyme de "Automotive Power Line Communication" en terminologie anglaise) est basé sur la superposition d'une composante alternative à une tension continue d'un réseau électrique de bord en utilisant une modulation multifréquencielle.
L'architecture générale de ce réseau de communication est donc celle du réseau électrique de bord qui est multitension dans les véhicules les plus récents, notamment dans les véhicules hybrides ou les véhicules dit "mild-hybrid", dans une intégration moins aboutie d'une propulsion par un moteur électrique.
La Figure 1 montre un réseau électrique de bord 1 , 2 d'un véhicule 3 de type "mild-hybrid" comprenant un premier réseau d'alimentation électrique 1 présentant une première tension nominale de 12V et un deuxième réseau d'alimentation électrique 2 présentant une deuxième tension nominale de 48V.
Le premier réseau électrique de bord 1 comporte une première batterie 4 acide- plomb de 12V à laquelle sont reliées des charges électriques standard 5 prévues pour fonctionner sous cette première tension nominale.
Le deuxième réseau d'alimentation électrique 2 comporte une deuxième batterie 6 de 48V à laquelle sont connectées des équipements de forte puissance, notamment:
- un onduleur réversible 7 d'un alterno- démarreur 8 couplé mécaniquement au moteur thermique 9 du véhicule 3;
- un dispositif de suspension active 10 - une assistance électrique de direction 1 1
- une installation de climatisation d'air électrique 12;
- un dispositif de refroidissement 13 du moteur thermique 9;
- un dispositif de chauffage de pare-brise 14;
- un radiateur de chauffage 15.
Un premier convertisseur courant continu - courant continu réversible 16 assure les échanges d'énergie électrique entre les premier et deuxième réseaux d'alimentation électrique 1 , 2.
La Figure 2 montre un autre réseau électrique de bord 1 , 2, 17 d'un véhicule 3 hybride comprenant le premier réseau d'alimentation électrique 1 présentant la première tension nominale de 14V décrit ci-dessus, ou similaire, le deuxième réseau d'alimentation électrique 2 présentant la deuxième tension nominale de 48V, et, en outre un troisième réseau d'alimentation électrique 17 à haute tension.
Le troisième réseau d'alimentation électrique 17 comporte une troisième batterie 18 à haute tension à laquelle est connecté un autre onduleur réversible 19 alimentant un moteur/ générateur 20 de forte puissance susceptible de remplacer complètement le moteur thermique 9 en mode moteur.
Un second convertisseur courant continu - courant continu réversible 21 assure les échanges d'énergie électrique entre les deuxième et troisième réseaux d'alimentation électrique 2, 17.
Des unités de contrôle électroniques 22, les convertisseurs courant continu - courant continu réversibles 16, 21 , les charges standard 5, et les équipements de forte puissance 10, 1 1 , 12, 13, 14, 15 peuvent échanger des informations numériques sur ces réseaux d'alimentation électriques 1 , 2, 17 au moyen de circuits d'interface par courants porteurs 23 tout en étant alimentés par ces réseaux d'alimentation électriques 1 , 2, 17 sous les tensions nominales requises U1 , U2, U3 comme le représente schématiquement la Figure 3.
Comme le montre bien la Figure 3, une unité de contrôle électronique 22 comprend un circuit d'interface 23 qui permet de transmettre TX et de recevoir RX des données numériques en étant relié au réseau électrique de bord 1 , 2, 17 par un composant capacitif ou inductif tout en étant isolé galvaniquement.
L'unité de contrôle électronique 22 comprend en outre un filtre d'alimentation 24 bloquant les composantes alternatives des signaux circulant sur le réseau électrique de bord 1 , 2, 17. Un convertisseur courant continu - courant continu réversible 16, 21 comprend également un circuit d'interface par courants porteurs 23 lui permettant de communiquer sur le réseau électrique de bord 1 , 2, 17. Un tel convertisseur courant continu - courant continu réversible 16, 21 qui assure une conversion de tension entre deux réseaux d'alimentation électriques 1 , 2, 17 comprend en outre un circuit de couplage 25 comprenant des moyens de couplage capacitifs ou inductifs transmettant les données numériques TX, RX entre les deux réseaux d'alimentation électriques 1 , 2, 17.
Le circuit d'interface de communication par courants porteurs 23 comprend un modem 26 dont le schéma de principe est donné sur la Figure 4.
Le modem 26 utilise un procédé de modulation multifréquentielle de type COFDM, acronyme en terminologie anglaise de "Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing", c'est-à-dire "Multiplexage par Partage de Fréquences Orthogonales Codées".
Le procédé de modulation COFDM est un procédé qui combine un codage de canal OFDM ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing") avec une modulation numérique des signaux élémentaires (sous-porteuses multiples).
Les données numériques D(t) en entrée en mode série sont converties en mode parallèle par un bloc de conversion série - parallèle 27. Un bloc d'allocation 28 alloue les données binaires parallèles aux symboles a!k d'une constellation d'une modulation d'amplitude en quadrature à seize états (16QAM) ou à ceux d'une constellation d'une modulation de phase en quadrature (QPSK).
Le principe de l'OFDM est de partager le canal de communication en sous- canaux et de transmettre dans chacun d'entre eux en modulation numérique. Ce procédé permet de corriger les chemins multiples longs, mais pas suffisamment si ces chemins sont fortement perturbés. Certaines fréquences (c'est-à-dire certains sous-canaux) peuvent être largement réduits et perturbés. Si, de plus la communication est full duplex avec le récepteur, comme cela est souvent le cas dans l'automobile, une telle interférence peut perdurer rendant impossible l'utilisation des sous-canaux concernés.
Afin de surmonter ce problème, la modulation COFDM utilise un code correcteur d'erreur associé à un entrelacement des fréquences. Il est donc possible d'approcher la performance d'un canal sans écho.
La modulation COFDM apparaît comme une solution intéressante pour augmenter le débit binaire d'un signal soumis à un canal dispersif. Dans un système de modulation multifréquencielle, l'information est partagée en un ensemble de sous-canaux parallèles ayant un débit binaire plus faible. Chaque séquence de données parallèles module ensuite une sous-porteuse spécifique.
Cette approche permet aux sous-porteuses de se chevaucher sans interférer entre elles, mais, de plus, l'allocation et la puissance de chaque sous-porteuse peuvent être adaptées pour fournir un meilleur débit.
Un signal multifréquenciel modulé est composé des symboles aïk et peut être représenté par l'expression:
Figure imgf000009_0001
dans laquelle k= 0, 1 , N - 1 est un indice des sous-porteuses (c'est-à-dire des fréquences), / est l'indice des symboles (c'est-à-dire le temps), Λ/ est le nombre de sous-porteuses, Ns est le nombre de symboles, T la durée des symboles, fk la fréquence de la k ième sous-porteuse et u(t) est la fonction créneau définie par: f i , Q < t - IT < T
IT) =
0, ailleurs Une couche physique 29 et une couche de communication de données 30 d'un protocole de communication mis en œuvre dans modem 26 sont schématisées sur la Figure 5 d'un modèle OSI.
Selon les gammes de fréquences choisies, des débits élevés sont possibles par la couche physique 29 utilisant comme support le réseau électrique de bord 1 , 2, 17 du véhicule 3 et une modulation multifréquentielle:
- dans une modulation à bande étroite pour des premiers débits compris entre environ 50 kbit/s et environ 1 Mbit/s des premières fréquences sont comprises entre environ 9 kHz et environ 500 kHz;
- dans une modulation à bande large pour des seconds débits compris entre environ 1 Mbit/s et environ 10 Mbit/s des secondes fréquences sont comprises entre environ 1 ;5 MHz et environ 500 MHz.
Les détails de l'interface spécifique au médium 31 (MDI, acronyme de "Médium Dépendant Interface" en terminologie anglaise) sont montrés sur les Figures 6, 7 et 8. Dans l'exemple de la Figure 6, une unité de contrôle électronique 22 est connectée par un seul fil au réseau d'alimentation électrique 1 formant une dérivation 32 au moyen du circuit d'interface 23 comprenant le modem 26. Dans l'autre exemple de la Figure 7, un convertisseur courant continu - courant continu 16 est connecté à chacun des réseaux d'alimentation électrique 1 , 2, par des autres fils formant deux autres dérivations 32 au moyen du circuit de couplage 25 intégré.
Sur le schéma de principe du convertisseur courant continu - courant continu 16 de la Figure 8, l'homme de métier reconnaîtra un circuit hacheur 33 alimentant un circuit primaire 34 d'un transformateur 35 à partir d'une première tension d'entrée U1 , et contrôlé par un comparateur 36 d'une tension de sortie U2 fournie par un circuit secondaire 37 du transformateur 35 à une tension de référence.
Dans des architectures de réseau électrique de bord 1 , 2, 17 multitension en chaîne comme celles montrées sur les Figures 1 et 2, les convertisseurs courant continu - courant continu 16, 21 comprennent chacun un circuit de couplage 25 permettant de transmettre les données numériques TX, RX comme le montre la Figure 3 formant ainsi un réseau de communication par courants porteurs ayant également une architecture en chaîne.
Comme le montre la Figure 8, le circuit de couplage 25 est intégré dans le convertisseur courant continu - courant continu 16 en dérivation 32 sur l'entrée U1 et en dérivation sur la sortie U2.
Une sous-couche d'attachement au milieu 38 (PMA, acronyme de "Physical Médium Attachement" en terminologie anglaise) du modem 26 gère les sous- tensions ou les sur-tensions, le comportement de l'unité de contrôle électronique 22 ou du convertisseur courant continu - courant continu 16, 21 en cas de défaillance de l'alimentation électrique, et les comportements pendant les différentes phases de fonctionnement.
Une sous-couche 39 de signalisation de la couche physique (PLS, acronyme de "Physical Layer Signaling" en terminologie anglaise) du modem 26 spécifie des commandes binaires, un protocole de contrôle du couplage au milieu basé sur l'approche COFDM et des caractéristiques des composants capacitifs ou inductifs de couplage. La couche de communication de données 30 (DLL acronyme de "Data Link Layer" en terminologie anglaise) du protocole du modem 26 gère les services suivants:
- le transport des messages;
- la gestion des collisions sans perte de message;
- l'accès au milieu 1 , 2, 17;
- la sécurité des données transmises TX, RX;
- la gestion des erreurs;
- la synchronisation.
Cette couche de communication de données 30 est compatible avec la deuxième couche du modèle OSI des protocoles des bus de terrains de type CAN ou LIN dans un but de standardisation et de réduction des coûts de développement.
De ce fait, le modem 26 selon l'invention pourra être facilement mis en œuvre dans un réseau de communication par courants porteurs, soit en étant connecté à un contrôleur de bus de type CAN ou LIN existant, soit en étant intégré dans un boîtier d'un circuit d'interface 23 en utilisant des blocs fonctionnels existants.
Les Figures 9 et 10 donnent un exemple d'application du modem 26 selon l'invention dans une fonction de pilotage de projecteur d'éclairage 40, d'un feux de signalisation ou dispositif d'éclairage intérieur, d'un véhicule 3 en utilisant le réseau d'alimentation électrique de bord 1 comme support d'un réseau de communication par courants porteurs.
La commutation des différents feux ou phares (feux de route, feux de croisement, feux de position, indicateur de direction, feux de jour, feux de stop, phares de recul, phares anti-brouillard) nécessitait autrefois un faisceau électrique complexe partant de commutateurs sous le volant de direction ou sur le tableau de bord du véhicule. La mise en œuvre de bus de terrain a permis de réduire la complexité du faisceau à deux fils supplémentaires.
Le modem 26 selon l'invention permet de réaliser la même fonction de pilotage sans aucun fil supplémentaire à partir d'un seul module de commande par courants porteurs 41 alimenté par le même réseau électrique de bord 1 que les phares et les feux 40.
Comme le montre la Figure 10 pour des feux 40 à diodes électroluminescentes (DEL) 42, un circuit de pilotage 43 fournissant un courant i aux DEL peut être commandé par des commandes transmises sur le réseau électrique de bord 1 par le module de commande 41 et reçues par le circuit d'interface par courants porteurs 23.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution préférentiels décrits ci-dessus.
Notamment, les réseaux d'alimentation électrique 1 , 2, 1 7 constituant le support du réseau de communication par courants porteurs selon l'invention ne se limitent pas aux réseaux à courant continu. Une couche physique 29 adaptée à des réseaux à courant alternatif pourrait être décrite de manière similaire, et des convertisseurs courant alternatif - courant alternatif, ou courant alternatif - courant continu pourraient être intégrés dans de tels réseaux. Par exemple, un chargeur de batterie embarqué muni d'un modem 26, connecté, d'une part, au réseau d'alimentation électrique 1 , 2, 1 7 du véhicule 3, et, d'autre part, à un réseau alternatif domestique biphasé ou triphasé, pourra échanger des informations avec les systèmes du véhicule 3 et avec un terminal au domicile de l'utilisateur.
L'invention embrasse au contraire toutes les variantes possibles de réalisation qui resteraient dans le cadre défini par les revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1) Modem de communication par courants porteurs (26) apte à être agencé entre un réseau électrique de bord (1 , 2, 17) d'un véhicule automobile (3) et un circuit d'application (16, 21 , 22, 40, 41 ), ledit modem (26) étant du type de ceux transmettant bi-directionnellement des informations numériques (TX, RX) par un procédé de modulation multifréquencielle de courants porteurs, caractérisé en ce que ledit procédé de modulation est de type COFDM. 2) Modem (26) selon la revendication 1 précédente, caractérisé en ce que ledit circuit d'application est un contrôleur d'un bus de terrain.
3) Modem (26) selon la revendication 2 précédente, caractérisé en ce que ledit bus de terrain est un bus de type CAN ou LIN.
4) Modem (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que ladite modulation multifréquencielle comprend des premières fréquences (fk) comprises entre environ 9 kHz et 500 kHz pour des premiers débits compris entre environ 50 kbit/s et 1 Mbit/s ou bien des secondes fréquences (fk) comprises entre environ 1 ,5 MHz et 500 MHz pour des seconds débits compris entre environ 1 Mbit/s et 10 Mbit/s.
5) Modem (26) selon la revendication 4 précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un composant capacitif ou inductif destiné à être relié audit réseau électrique de bord (1 , 2, 17) et transmettant lesdites premières ou secondes fréquences (fk).
6) Circuit d'interface de réseau de communication par courants porteurs (23) d'un véhicule automobile (3), caractérisé en ce qu'il comprend un modem (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 précédentes connecté à un contrôleur de bus de terrain.
7) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) d'un véhicule automobile (3), caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs exemplaires du modem (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 précédentes transmettant des données numériques (TX, RX).
8) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon la revendication 7 précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre plusieurs contrôleurs de bus de terrain de type CAN ou LIN connectés auxdits exemplaires.
9) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon la revendication 8 précédente, caractérisé en ce que chacun desdits exemplaires est intégré avec chacun desdits contrôleurs dans un même boîtier d'interface (23).
10) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre:
- un premier réseau d'alimentation électrique (1 ) à une première tension nominale (U1 );
- au moins un second réseau d'alimentation électrique (2, 17) à une seconde tension nominale (U2, U3) différente de ladite première tension nominale (U1 );
- un circuit de couplage (25) transmettant lesdites données numériques (TX, RX) entre lesdits premier et second réseaux d'alimentation électrique (1 , 2, 17).
11) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon la revendication 10 précédente, caractérisé en ce que lesdites première et seconde tensions nominales (U1 , U2, U3) sont continues.
12) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 1 1 précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit de couplage (25) comprend des moyens de couplage capacitif et/ou inductif. 13) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon l'une quelconque de revendications 10 à 12 précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit de couplage (25) est intégré dans un convertisseur de courant continu- courant continu (16, 21 ). 14) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 précédentes, caractérisé en ce qu'il présente au moins partiellement une architecture en chaîne. 15) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 précédentes, caractérisé en ce qu'il présente au moins partiellement une architecture arborescente.
16) Réseau de communication par courants porteurs selon l'une quelconque des revendications 7 à 15 précédentes, caractérisé en ce que lesdites données numériques (TX, RX) sont des commandes et des états de dispositifs d'éclairage (40).
17) Réseau de communication par courants porteurs (1 , 2, 17) selon la revendication 16 précédente, caractérisé en ce que lesdits dispositifs d'éclairage
(40) sont choisi parmi un groupe comprenant des projecteurs d'éclairage de route ou de croisement, des dispositifs de signalisation de position ou de changement de direction, des dispositifs de signalisation de jour et des dispositifs de signalisation arrière.
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