FR2932281A1

FR2932281A1 - Dispositif de detection de proximite pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR2932281A1
Application number: FR0853781A
Authority: FR
Inventors: Jean Marcel Aubry
Original assignee: Faurecia Bloc Avant SAS
Current assignee: Flex N Gate France SAS
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-12-11
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: US20110156890A1; KR20110033185A; EP2310881A2; WO2010001019A3; WO2010001019A2; MX2010013417A; CN102099707A; US8791801B2; FR2932281B1; KR101551263B1; JP2011526677A

Abstract

Ce dispositif (4) permet la détection de la présence d'un objet dans une zone de détection par la mesure d'une variation de capacité entraînée par la présence dudit objet. Il comprend un élément d'émission (6) d'un champ électrique, un élément de réception (8) d'un champ électrique, et des moyens de mesure de la capacité de couplage entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8), l'élément d'émission (6) émettant un signal électrique reçu par l'élément de réception (8) de sorte qu'une capacité de couplage d'une valeur prédéterminée est établie entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8) lorsque aucun objet n'est présent dans la zone de détection, une variation de la capacité de couplage indiquant le déplacement d'un objet dans la zone de détection et l'établissement d'une capacité d'une valeur différente de la valeur prédéterminée indiquant la présence d'un objet statique.

Description

Dispositif de détection de proximité pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de détection de la présence d'un objet dans une zone de détection à proximité d'un véhicule automobile par la mesure d'une variation de capacité entraînée par la présence dudit objet.

L'invention concerne également un pare-choc comprenant un tel dispositif de détection, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant un tel pare-choc. De tels dispositifs sont connus et permettent par exemple d'assister le conducteur à garer son véhicule automobile en l'informant de la proximité des obstacles entourant le véhicule. De manière générale, un tel dispositif informe le conducteur de la présence d'obstacles autour du véhicule lors de la conduite. Les dispositifs connus de type capacitifs comprennent une ou plusieurs plaques de détection fonctionnant comme un circuit oscillant. Une mesure de la capacité entre la ou les plaques de détection et la terre est effectuée. Les objets entrant dans la zone de détection du dispositif entraîne une variation de la capacité mesurée, par exemple une augmentation de la capacité, ce qui permet de déterminer la présence de l'objet et d'évaluer sa distance par rapport au véhicule en fonction de la variation de la capacité entre la ou les plaques et la terre. Cependant, de tels dispositifs ne permettent de détecter la présence d'obstacle que lorsque le véhicule et l'obstacle sont en mouvement l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire lorsque l'obstacle se déplace par rapport à un véhicule immobile ou lorsque le véhicule se déplace par rapport à un obstacle fixe ou lorsque le véhicule et l'obstacle sont en mouvement. Si l'obstacle et le véhicule sont fixes l'un par rapport à l'autre, la capacité mesurée est constante et l'obstacle n'est pas détecté. En outre, de tels dispositifs ne permettent pas d'obtenir une zone de détection très importante autour du véhicule et seuls les obstacles proches du véhicule sont détectés. Le conducteur n'obtient donc l'information de la présence d'un obstacle que lorsque celui-ci est proche, ce qui peut être trop tard pour adapter la conduite à la présence de cet obstacle. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de détection permettant de détecter les obstacles en mouvement et les obstacles fixes par rapport au véhicule et offrant une zone de détection agrandie par rapport aux dispositifs existants. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détection du type précité, comprenant un élément d'émission d'un champ électrique, un élément de réception d'un champ électrique disposé à distance de l'élément d'émission, et des moyens de mesure de la capacité de couplage entre l'élément d'émission et l'élément de réception, l'élément d'émission émettant un signal électrique qui est ensuite reçu par l'élément de réception de sorte qu'une capacité de couplage d'une valeur prédéterminée est établie entre l'élément d'émission et l'élément de réception lorsque aucun objet n'est présent dans la zone de détection, une variation de la capacité de couplage entre l'élément d'émission et l'élément de réception indiquant le déplacement d'un objet dans la zone de détection et l'établissement d'une capacité d'une valeur différente de la valeur prédéterminée indiquant la présence d'un objet statique dans la zone de détection.

Le fait de mesurer la capacité entre un élément émetteur et un élément récepteur permet d'obtenir une information sur les obstacles en mouvement et sur les obstacles fixes par rapport au véhicule. En effet, lorsqu'un obstacle est en mouvement et s'approche du véhicule, la capacité mesurée augmente, comme pour les dispositifs connus, et lorsque l'obstacle est fixe, la capacité s'établie à une valeur différente de celle qui est mesurée lorsque aucun obstacle n'est présent dans la zone de détection au contraire des dispositifs connus. Ainsi, une variation de la capacité indique la présence d'un obstacle en mouvement, tandis qu'une capacité d'une valeur différente de la capacité mesurée sans obstacle indique un obstacle fixe. Le fait de détecter un obstacle fixe est particulièrement avantageux, par exemple lorsque le véhicule est garé et qu'un obstacle pourrait endommager le véhicule à l'ouverture des portes du véhicule. La détection d'obstacles fixes est également avantageuse avant d'engager le déplacement du véhicule, pour des manoeuvres en marche avant ou arrière. En outre, la zone de détection est agrandie car il est plus facile d'alimenter l'élément d'émission à des tensions alternatives importantes, ce qui permet d'avoir un grand rapport signal sur bruit au niveau de l'élément de réception et ainsi d'augmenter la sensibilité du dispositif à des distances importantes. En outre, le champ électrique s'étendant entre l'élément d'émission et l'élément de réception présente une forme semi-circulaire, qui permet d'obtenir une zone de détection plus orientée vers une zone d'intérêt de détection d'obstacles. Selon d'autres caractéristiques du dispositif de détection : - le dispositif de détection comprend un deuxième élément d'émission et un deuxième élément de réception d'un champ électrique, ladite paire d'éléments étant agencée pour calibrer le dispositif de détection par rapport au sol et pour réaliser des mesures complémentaires avec les premiers éléments d'émission et de réception ; - les deux paires d'éléments d'émission et de réception sont agencées pour fonctionner à des fréquences différentes ; - l'élément d'émission émet un signal modulé, l'élément de réception ou une électronique de commande comprenant un dispositif de démodulation synchrone permettant de démoduler le signal reçu par l'élément de réception ; - le dispositif de détection comprend un générateur de signaux transmettant un signal carré ou sinusoïdal à l'élément d'émission et un signal carré au dispositif de démodulation de l'élément de réception ; et - le dispositif de détection comprend des moyens de calculs agencés pour déterminer la distance de l'objet par rapport au véhicule automobile en fonction de la capacité ou de la variation de capacité mesurées sur les deux paires d'éléments d'émission et de réception. L'invention concerne également un pare-choc de véhicule automobile comprenant un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus. Selon d'autres caractéristiques du pare-choc : - l'élément d'émission est fixé à une partie extrême transversale interne du pare-choc et l'élément de réception est disposé à l'autre partie extrême transversale interne du pare-choc ; - l'élément d'émission et l'élément de réception sont noyés dans la matière du pare-choc ; et - les deuxièmes éléments d'émission et de réception sont disposés sous les premiers éléments d'émission et de réception du dispositif de détection ; et - le pare-choc comprend au moins une surface conductrice ou partiellement conductrice disposée sur le pare-choc et interposée entre l'élément d'émission et l'élément de réception du dispositif de détection, ladite surface étant reliée à la masse dudit dispositif de détection. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un pare-choc tel que décrit ci-dessus.

Selon une autre caractéristique du véhicule, le véhicule automobile comprend un deuxième pare-choc tel que défini ci-dessus, l'un des pare-choc étant fixé à l'avant du véhicule automobile et l'autre pare-choc étant fixé à l'arrière dudit véhicule. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : représentant schématique - la Fig. 1 est une représentation schématique d'un pare-choc d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de détection selon l'invention, - la Fig. 2 est une représentation schématique d'un circuit électrique équivalent illustrant le fonctionnement du dispositif de détection selon l'invention lorsque aucun objet n'est présent dans la zone de détection, - la Fig. 3 est une représentation schématique d'un circuit électrique équivalent illustrant le fonctionnement du dispositif de détection selon l'invention, lorsqu'un objet est présent dans la zone de détection.

Dans la description, les termes transversal , interne , externe , au-dessus , en dessous , etc. sont définis par rapport aux directions usuelles d'un véhicule automobile monté. En référence à la Fig. 1, on décrit un pare-choc 1 destiné à être fixé à l'avant ou à l'arrière d'un véhicule automobile (non représenté). On notera que l'invention s'applique aussi bien à l'avant qu'à l'arrière du véhicule, le dispositif de détection de l'invention étant particulièrement avantageux lorsqu'il est installé à l'avant et à l'arrière du véhicule afin de fournir une plus grande zone de détection. Sur la Fig. 1, la face interne 2 du pare-choc 1 est visible. Le dispositif de détection décrit ici peut également s'appliquer sur les côtés du véhicules, notamment dans les baguettes latérales, afin d'augmenter encore la zone de détection. La détection latérale est alors réalisée par le couplage et la combinaison des dispositifs avant, arrière et latéraux.

Un dispositif de détection 4 est représenté de façon schématique sur la Fig. 1. Ce dispositif comprend un élément d'émission 6 d'un champ électrique, un élément de réception 8 d'un champ électrique et une électronique de commande 10, non représentés en détail.

L'élément d'émission 6 est fixé, par exemple collé, à une partie extrême transversale 12 de la face interne 2 du pare-choc 1, dans une zone supérieure de celle-ci. L'élément de réception 8 est fixé, par exemple collé, à l'autre partie extrême transversale 14 de la face interne 2 du pare-choc, dans une zone supérieure de celle-ci. Ces éléments 6 et 8 comprennent un matériau conducteur sur au moins une de leurs faces ou sur leurs deux faces. Les éléments 6 et 8 peuvent également être des surfaces conductrices appliquée en surface interne ou externe du pare-choc ou d'un autre élément du véhicule automobile. Les éléments 6 et 8 peuvent également être noyés dans la matière de la pièce à laquelle ils sont solidarisés. Selon un mode de réalisation, les éléments 6 et 8 sont chacun formés d'une pluralité d'éléments d'émission et de réception. L'élément d'émission 6 est relié à l'électronique de commande 10 de sorte à émettre un champ électrique qui sera ensuite reçu par l'élément récepteur 8. L'élément d'émission 6 est agencé pour émettre des signaux électriques modulés carrés ou sinusoïdaux. A cet effet, l'électronique de commande 10 comprend un générateur de signaux (non représenté) transmettant un signal carré ou sinusoïdale à l'élément d'émission 6. Le signal émis présente par exemple une tension d'une amplitude crête à crête sensiblement égale à 20V. Plus la surface du matériau conducteur de l'élément d'émission 6 est grande, plus la tension alternative du signal émis peut être réduite pour obtenir un résultat équivalent. Le signal émis par l'élément d'émission 6 fonctionne par exemple à une fréquence comprise entre 50 KHz et 200 KHz. On comprendra que d'autres fréquences puissent être utilisées en adaptant l'électronique de commande 10. La modulation du signal émis permet de distinguer celui-ci d'autres signaux environnants, par exemple provenant de dispositif de détection d'autres véhicules ou autre, afin que l'élément récepteur 8 traite le signal émis par l'élément d'émission 6 et pas un autre. On évite ainsi le traitement de signaux parasites. L'élément de réception 8 est agencé pour recevoir le signal électrique émis par l'élément d'émission 6 et pour démoduler celui-ci de façon synchrone ou pour transmettre le signal reçu à l'électronique de commande chargée de la démodulation synchrone afin d'extraire le signal du bruit environnant. A cet effet, afin de réaliser la démodulation synchrone, l'élément de réception 8 ou l'électronique de commande 10 comprend un dispositif de démodulation synchrone (non représenté), connu en soit, qui reçoit un signal carré du générateur de signal de l'électronique de commande 10. Le signal transmis au dispositif de démodulation présente la même fréquence que le signal transmis à l'élément émetteur, c'est-à-dire compris entre 50 KHz et 200 KHz selon l'exemple mentionné ci-dessus. De façon connue, l'élément de réception 8 est par exemple réalisé en utilisant un amplificateur inverseur associé à un circuit accordé. La sortie est reliée au dispositif de démodulation, lui-même relié à un filtre passe-bas. Le circuit accordé permet de limiter la bande passante de l'élément de réception à la fréquence d'intérêt du signal reçu. On élimine ainsi les grosses composantes de bruit qui pourraient perturber la mesure. Le dispositif de démodulation et le filtre passe-bas agissent comme un filtre à bande étroite. La démodulation synchrone permet d'obtenir un rapport signal sur bruit très important, ce qui permet de recevoir le signal émis même lorsque celui-ci est très faible. La distance de détection peut ainsi être augmentée, comme cela sera décrit ultérieurement. L'électronique de commande 10 comprend des moyens de mesure de la capacité de couplage entre l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 à partir du signal émis par l'élément d'émission 6 et du signal démoduler par le dispositif de démodulation synchrone. En référence aux Fig. 2 et 3, le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant : - lorsque aucun obstacle ne se trouve dans la zone de détection, c'est-à-dire la zone d'émission du champ électrique par l'élément d'émission, l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 sont équivalents à deux capacités en série, respectivement C1 et C2. La capacité de couplage C', comme représentée sur la Fig. 2, entre l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 présente alors une valeur fixe prédéfinie mesurée par les moyens de mesure. - lorsqu'un obstacle pénètre dans la zone de détection, il est équivalent à une capacité C3 reliée d'une part à la terre et connectée d'autre part entre la capacité C1 de l'élément d'émission 6 et la capacité C2 de l'élément de réception 8, comme représenté sur la Fig. 3. Plus l'obstacle se rapproche du pare-choc 1, plus C3 augmente, ce qui entraîne une variation de la capacité de couplage mesurée et permet de déterminer la présence d'un obstacle dans la zone de détection.

Lorsque l'obstacle est en mouvement par rapport au véhicule automobile, la capacité de couplage mesurée varie. Lorsque l'obstacle est fixe par rapport au véhicule, la capacité de couplage est égale à une valeur différente de la valeur fixe prédéfinie mesurée lorsque aucun obstacle ne se trouve dans la zone de détection. Ainsi le dispositif permet de déterminer la présence d'un obstacle fixe ou en mouvement dans la zone de détection. Du fait de l'utilisation d'un élément d'émission et d'un élément de réception, il est possible d'alimenter l'élément d'émission à des tensions importantes, ce qui améliore la qualité du signal émis. De plus, l'utilisation de la démodulation synchrone permet d'isoler de façon optimale le signal reçu du bruit. Ces facteurs permettent d'obtenir une grande zone de détection s'étendant en avant ou en arrière du pare-choc selon que c'est un pare-choc avant ou un pare-choc arrière. On obtient également avantageusement une zone de détection s'étendant sur les côtés du pare-choc 1 avant ou arrière et sur les côtés latéraux du véhicule automobile. La zone de détection présente sensiblement une forme de demi- cercle. Par exemple, la détection d'un obstacle se fait jusqu'à 1,5 m autour du pare-choc. Selon un autre exemple, la détection se fait, selon les réglages, jusqu'à une distance de 4 m ou plus. Selon un mode de réalisation, les éléments d'émission 6 et de réception 8 peuvent fonctionner en alternance au moyen d'un dispositif électronique de basculement. Ces éléments peuvent également fonctionner en éléments purement capacitifs. Si l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 décrits ci-dessus sont utilisés seuls, il est possible que les variations de niveau du sol par rapport au pare-choc soient considérés comme des obstacles entrant dans la zone de détection. Pour pallier cet inconvénient, le dispositif de détection 4 comprend une deuxième paire d'éléments d'émission 16 et de réception 18. Cette deuxième paire d'éléments 16 et 18 permet également de réaliser un calcul de la distance d'un objet dans la zone de détection et sa position. A cet effet, l'électronique de commande 10 comprend des moyens de calculs agencés pour déterminer la distance de l'obstacle par rapport au pare-choc 1 en fonction des signaux émis par les éléments d'émission 6 et 16 et reçus et par les éléments de réception 8 et 18.

La deuxième paire d'éléments présente la même structure et fonctionne selon le même principe que l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 décrits ci-dessus. Afin de permettre aux deux paires de fonctionner en même temps, le générateur de signal de l'électronique de commande transmet des signaux à une fréquence différente à la deuxième paire. Cette fréquence est également par exemple comprise entre 50 KHz et 200 KHz. Selon un exemple particulier, si l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8 fonctionnent à une fréquence de 80 KHz, l'élément d'émission 16 et l'élément de réception 18 fonctionnent à une fréquence de 170 KHz. Ainsi, chaque paire fonctionne indépendamment l'une de l'autre et les signaux ne sont pas mélangés. Les deuxièmes éléments d'émission 16 et de réception 18 sont disposés chacun à une partie extrême 12, 14 du pare-choc sous les éléments d'émission 6 et de réception 8. Cette deuxième paire permet de calibrer la première paire en effectuant la mesure des variations de niveau du sol de sorte que le conducteur ne soit pas informé de ces variations lors de la détermination de la présence d'un obstacle dans la zone de détection. Lorsque le pare-choc est peint, une couche de primer , ou primaire ou apprêt , conductrice est déposée sur le pare-choc afin d'assurer une meilleur adhésion de la peinture ou une orientation particulière des particules de couleur. La présence de cette couche peut avoir pour conséquence que l'élément d'émission 6 transmet un signal à l'élément de réception 8 directement par la couche de primer sans pratiquement envoyer de signal vers l'extérieur du véhicule, ce qui peut détériorer les performances de détection du dispositif de détection 4. Pour pallier cet inconvénient, une surface conductrice ou partiellement conductrice 20 est disposée sur la face interne du pare-choc 1 entre l'élément d'émission 6 et l'élément de réception 8. Cette surface 20 est reliée à la masse de l'électronique de commande. La surface 20 s'étend par exemple sur toute la hauteur du pare-choc et est également interposée entre les deuxièmes éléments d'émission 16 et de réception 18. Les inventeurs ont constaté que cette surface 20 permet d'éliminer les effets de la couche de primer en empêchant une transmission directe du signal par cette couche. La surface 20 est par exemple réalisée par une encre ou une peinture conductrice déposée sur la face interne du pare-choc 1. Une feuille d'aluminium peut également être envisagée.

Le dispositif de détection 4 décrit ci-dessus est associé à un dispositif d'information du conducteur du véhicule informant celui-ci de la présence d'un obstacle en mouvement ou fixe autour du véhicule automobile et de la distance de cet obstacle par rapport au véhicule. On comprendra que les éléments d'émission et de réception peuvent également être disposés sur la face externe du pare-choc ou intégrés à l'intérieur de la matière du pare-choc comme décrit précédemment. Selon d'autres modes de réalisation, les éléments d'émission et de réception peuvent être placés sur d'autres parties du véhicule, comme les absorbeurs de choc, les baguettes latérales, les poutres, les bandeaux, etc.

Le dispositif de détection décrit ci-dessus est particulièrement avantageux car il permet d'avoir une grande zone de détection autour du véhicule automobile, particulièrement si deux dispositifs sont utilisés, à savoir un à l'avant du véhicule et l'autre à l'arrière. De plus, il permet de détecter à la fois les obstacles en mouvement et les obstacles fixes.20

Claims

REVENDICATIONS1.- Dispositif de détection (4) de la présence d'un objet dans une zone de détection à proximité d'un véhicule automobile par la mesure d'une variation de capacité entraînée par la présence dudit objet, caractérisé en ce qu'il comprend un élément d'émission (6) d'un champ électrique, un élément de réception (8) d'un champ électrique disposé à distance de l'élément d'émission (6), et des moyens de mesure de la capacité de couplage entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8), l'élément d'émission (6) émettant un signal électrique qui est ensuite reçu par l'élément de réception (8) de sorte qu'une capacité de couplage d'une valeur prédéterminée est établie entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8) lorsque aucun objet n'est présent dans la zone de détection, une variation de la capacité de couplage entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8) indiquant le déplacement d'un objet dans la zone de détection et l'établissement d'une capacité d'une valeur différente de la valeur prédéterminée indiquant la présence d'un objet statique dans la zone de détection.

2.- Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième élément d'émission (16) et un deuxième élément de réception (18) d'un champ électrique, ladite paire d'éléments (16, 18) étant agencée pour calibrer le dispositif de détection (4) par rapport au sol et pour réaliser des mesures complémentaires avec les premiers éléments d'émission (6) et de réception (8).

3.- Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux paires d'éléments d'émission et de réception (6, 8, 16, 18) sont agencées pour fonctionner à des fréquences différentes.

4.- Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément d'émission (6, 16) émet un signal modulé, l'élément de réception (8, 18) ou une électronique de commande (10) comprenant un dispositif de démodulation synchrone permettant de démoduler le signal reçu par l'élément de réception (8, 18).

5.- Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de signaux transmettant un signal carré ou sinusoïdal à l'élément d'émission (6, 16) et un signal carré au dispositif de démodulation de l'élément de réception (8, 18).

6.- Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de calculs agencés pour déterminer la distance de l'objet par rapport au véhicule automobile en fonction de la capacité ou de la variation de capacité mesurées sur les deux paires d'éléments d'émission et de réception (6, 8, 16, 18).

7.- Pare-choc (1) de véhicule automobile comprenant un dispositif de détection (4) de la présence d'un objet dans une zone de détection à proximité d'un véhicule automobile sur lequel le pare-choc (1) est monté, caractérisé en ce que le dispositif de détection (4) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.

8.- Pare-choc selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément d'émission (6) est fixé à une partie extrême transversale interne (12) du pare-choc et l'élément de réception est disposé à l'autre partie extrême transversale interne (14) du pare-choc.

9.- Pare-choc selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8) sont noyés dans la matière du pare-choc.

10.- Pare-choc selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, lorsqu'elles dépendent de la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deuxièmes éléments d'émission et de réception (16, 18) sont disposés sous les premiers éléments d'émission et de réception (6, 8) du dispositif de détection.

11.- Pare-choc selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une surface conductrice ou partiellement conductrice (20) disposée sur le pare-choc (1) et interposée entre l'élément d'émission (6) et l'élément de réception (8) du dispositif de détection (4), ladite surface (20) étant reliée à la masse dudit dispositif de détection (4).

12.- Véhicule automobile comprenant au moins un pare-choc (1), caractérisé en ce que le pare-choc (1) est selon l'une quelconque des revendications 7 à 11.

13.- Véhicule automobile selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième pare-choc (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, l'un des pare-choc (1) étant fixé à l'avant du véhicule automobile et l'autre pare-choc étant fixé à l'arrière dudit véhicule.