Volant et bus CAN : architecture des signaux électroniques

Historique des bus dans l'automobile

Avant l'arrivee du CAN au debut des annees 1990, chaque fonction electrique avait son propre faisceau dedie. Le poids et la complexite des cablages avaient atteint un seuil critique. Bosch a developpe le Controller Area Network pour permettre a plusieurs calculateurs de partager le meme media. Le protocole est devenu une norme internationale, formalisee dans la famille ISO 11898.

Par la suite, d'autres protocoles ont complete le CAN selon les usages : LIN pour les fonctions lentes a bas cout, MOST pour le multimedia, FlexRay pour les applications a contrainte temps reel forte, et plus recemment Automotive Ethernet (IEEE 802.3bw et suivants) pour le streaming video, l'ADAS et les architectures dites zonales.

CAN classique et CAN-FD : socle du reseau

Le CAN classique transporte des trames courtes (8 octets de donnees utiles maximum) a un debit qui plafonne a 1 Mbit/s sur de courtes distances. Le bus utilise deux fils torsades, CAN-H et CAN-L, avec une terminaison de 120 ohms a chaque extremite.

CAN-FD : extension naturelle

Le CAN-FD (Flexible Data-rate), specifie dans ISO 11898-1:2024, permet d'augmenter la charge utile a 64 octets et de faire passer le debit en phase de donnees a plusieurs Mbit/s. Il reste compatible avec le CAN classique au niveau physique sur la plupart des installations recentes. C'est devenu le standard de fait sur les vehicules conçus apres 2018-2020.

LIN : bus simple pour fonctions lentes

Le bus LIN (Local Interconnect Network) est specifie dans la norme ISO 17987. Il fonctionne en mode maitre-esclave sur un seul fil avec retour par la masse vehicule. Le debit maximum est de 19,2 kbit/s. C'est volontairement modeste : le LIN n'est pas concu pour des applications critiques.

Les usages typiques autour du volant sont les boutons audio basiques, l'eclairage des touches, parfois la detection de presence des mains sur les modeles moins recents. Le faible cout de l'electronique LIN explique sa presence durable sur les segments d'entree et milieu de gamme, meme si le CAN gagne progressivement du terrain.

FlexRay et Automotive Ethernet : les hauts debits

FlexRay (norme ISO 17458) a ete developpe pour les applications a haute contrainte temps reel : controle de chassis, freinage actif, direction par cable. Son debit atteint 10 Mbit/s sur deux canaux. Le protocole est deterministe, ce qui garantit un temps de transmission borne. Il a equipe les BMW Serie 7 a partir de 2006, puis d'autres modeles premium.

Automotive Ethernet (1000BASE-T1, 10GBASE-T1) gagne en importance avec l'ADAS et les architectures centralisees. Les debits atteignent plusieurs Gbit/s sur paire torsadee. Pour le volant lui-meme, l'Ethernet reste indirect : les commandes passent encore par CAN, mais les flux video des cameras et les telemetries vehicule transitent par Ethernet vers les calculateurs domaine.

Gateway et architecture orientee domaine

Sur un vehicule moderne, les differents bus ne sont pas tous interconnectes directement. Une passerelle (gateway) centrale joue le role de routeur : elle recoit les messages d'un bus, en filtre certains, en convertit d'autres, et les retransmet vers le bon segment. Ce decoupage repond a trois besoins : isoler les fonctions critiques, gerer la cybersecurite, optimiser la bande passante.

Les architectures recentes evoluent vers des structures dites en zones, popularisees notamment par Tesla puis adoptees par d'autres constructeurs. Les calculateurs locaux sont regroupes par position physique dans la voiture, plus que par fonction. Le volant, dans ce schema, se rattache au calculateur de zone avant qui agrege ses signaux avec ceux du tableau de bord.

Comment le volant s'inscrit dans le reseau

Concretement, sur la plupart des vehicules, voici la chaine :

1. Les touches sont scrutees par un microcontroleur local au volant.
2. Le microcontroleur encode l'etat des touches dans une trame, transmise via LIN ou CAN au contact tournant.
3. Le contact tournant maintient la liaison electrique malgre la rotation du volant.
4. Le signal arrive a un calculateur de colonne ou directement au BCM via la passerelle.
5. Le BCM ou le calculateur cible execute l'ordre (volume, vitesse, mode ACC, etc.).

Une refonte de volant ne touche en principe pas a la passerelle. Mais elle implique le microcontroleur volant et le contact tournant, deux composants qui peuvent etre endommages ou mal remontes. C'est la qu'un atelier specialise fait la difference.

Recommandation pratique

Si vous envisagez une refonte sur un vehicule recent equipe d'aides a la conduite avancees, demandez a l'atelier d'identifier explicitement, sur le devis, les bus impliques. Une fiche claire qui mentionne les protocoles concernes (LIN, CAN, etc.) montre que le prestataire comprend ce qu'il manipule.

Pour les vehicules plus anciens (avant 2010), la majorite des fonctions volant passent par un cablage relativement simple et le risque electronique est moindre. Pour les vehicules recents, exigez un compte rendu diagnostic complet avant et apres intervention. C'est la seule garantie objective que rien n'a ete perdu en cours de route.