FR3043275A1 - Procede de detection d'un objet metallique dans la zone d'emission d'un dispositif de recharge d'un equipement d'utilisateur pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un procédé de détection d'un objet parasite (30) placé dans une zone d'émission (11) d'un dispositif (10) de recharge par induction d'une batterie (21) d'un équipement d'utilisateur (20) pour véhicule automobile, ledit dispositif (10) comprenant une bobine émettrice (13) à induction couplée à une surface de réception (S) et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception dans une zone dite « d'émission » (11), l'invention propose d'équiper le dispositif d'une pluralité de bobines passives de détection (B1, B2..Bn), puis de sélectionner parmi la pluralité de bobines, trois catégories de bobines de détection, celles situées en vis-à-vis de la bobine émettrice, celles situées sous l'équipement de l'utilisateur et les bobines restantes. En calculant le facteur de qualité moyenné pour chaque catégorie de bobine, et en le comparant entre chaque catégorie, le procédé de détection selon l'invention permet de détecter la présence d'un objet parasite métallique dans la zone d'émission.
Description
L’invention se rapporte au domaine de la recharge en énergie par induction d’un équipement d'utilisateur dans un véhicule automobile et concerne plus spécifiquement un procédé et un dispositif de détection d’un objet métallique dans la zone d’émission d’un dispositif de recharge par induction d’un équipement d’utilisateur dans un véhicule automobile.
De nos jours, certains véhicules automobiles sont pourvus d’un dispositif permettant la recharge par induction d’une batterie d’un équipement d’utilisateur tel que, par exemple, un téléphone portable. Par le terme « batterie », on entend dans le présent document une unité de stockage d’énergie électrique permettant l’alimentation de l’équipement d'utilisateur.
Un tel dispositif de recharge comprend un module de gestion, un module d’émission et une surface de réception de l’équipement d'utilisateur. Le module d’émission comprend au moins une antenne de type bobine émettrice à induction qui est couplée à la surface de réception et qui génère un champ électromagnétique autour de la surface de réception dans une zone dite « d’émission », en fonctionnant par exemple dans une bande de fréquences comprise entre 100 et 200 kHz. Le module de gestion du dispositif est configuré pour contrôler le module d’émission, notamment le niveau de puissance de l’émission par la bobine, pour détecter une variation de tension aux bornes de la bobine émettrice et pour échanger des messages avec l’équipement d'utilisateur. L’équipement d'utilisateur comprend, de manière complémentaire, un module de contrôle et un module récepteur. Le module récepteur comprend au moins une antenne de type bobine réceptrice à induction qui détecte un champ électromagnétique généré par le dispositif de recharge lorsqu’il est placé dans la zone d’émission dudit dispositif. Le module de contrôle de l’équipement d'utilisateur est configuré pour contrôler le module de réception et échanger des messages avec le dispositif de recharge. Un exemple de système de transfert de puissance par induction magnétique est connu de la spécification définie par le consortium WPC (acronyme de l’expression anglaise « Wireless Power Consortium »), connue sous le nom de « Qi low power spécification » (version 1.1 de Mars 2012) qui définit notamment les échanges de messages entre le dispositif de recharge et l’équipement d'utilisateur.
De manière connue, le champ électromagnétique généré par la bobine émettrice induit un courant alternatif dans la bobine réceptrice qui permet de recharger la batterie de l’équipement d'utilisateur.
Ainsi, lorsque l’utilisateur souhaite recharger électriquement la batterie de son équipement, il le place sur la surface de réception du dispositif, ce qui fait varier la tension aux bornes de la bobine émettrice du dispositif.
Le module de gestion du dispositif détecte cette variation de tension et en déduit qu’un objet au moins en partie métallique a été placé sur le surface de réception.
Le module de gestion du dispositif envoie alors un message de reconnaissance pour savoir si l’objet placé sur la surface est un équipement d'utilisateur compatible avec le dispositif de recharge, c’est-à-dire qui peut être rechargé par le dispositif, ou bien un autre objet tel qu’un équipement d'utilisateur non compatible ou tout autre objet au moins en partie métallique.
Aussi, lorsque l’équipement d'utilisateur est compatible avec le dispositif, son module de contrôle répond au dispositif en envoyant un message de compatibilité et la recharge par induction de l’équipement d'utilisateur démarre jusqu’à ce qu’elle soit terminée ou que l’équipement d'utilisateur sorte de la zone d’émission.
Lorsque l’équipement d'utilisateur est incompatible avec le dispositif, son module de contrôle répond au dispositif en envoyant un message d’incompatibilité et aucune émission de champ électromagnétique n’est réalisée par le module d’émission du dispositif.
Lorsque l’objet n’est pas un équipement d'utilisateur rechargeable électriquement ou est un tout autre objet au moins en partie métallique tel que, par exemple une pièce de monnaie, aucun message de réponse n’est reçu par le module de gestion du dispositif suite à son émission du message de reconnaissance et aucune émission de champ électromagnétique n’est initiée par le module d’émission du dispositif.
Un tel échange de message permet ainsi de limiter l’accès à la recharge aux seuls équipements d'utilisateur compatibles. En effet, la génération d’un champ électromagnétique sur un objet métallique, par exemple de type pièce de monnaie, peut entraîner une élévation importante de sa température, par exemple supérieure à 80°C, ce qui peut présenter des risques de brûlures pour l’utilisateur.
On appellera dans la suite « objet parasite » un objet au moins en partie métallique susceptible de chauffer suffisamment pour présenter un danger pour l’utilisateur lorsqu’il est soumis à un champ électromagnétique généré par la bobine émettrice du dispositif.
Un tel danger peut ainsi se présenter lorsqu’un équipement d'utilisateur et un objet parasite sont présents simultanément dans la zone d’émission lors d’une recharge de l’équipement d'utilisateur, ce qui présente un inconvénient important.
Afin de s’assurer qu’il n’y a pas d’objet parasite présent dans la zone d’émission, le protocole WPC propose de calculer la différence entre la puissance émise par la bobine émettrice et la puissance reçue par la bobine réceptrice et de comparer cette différence à un seuil prédéterminé, par exemple 1 W.
Ce calcul est réalisé au niveau du module de gestion du dispositif qui connaît déjà la puissance d’émission de la bobine émettrice. Il est donc nécessaire pour le dispositif de recevoir la valeur de puissance reçue par l’équipement d'utilisateur. Cette information peut être envoyée de manière connue par l’équipement d'utilisateur, comme cela est par exemple décrit dans le protocole WPC.
Lorsque la différence entre la puissance émise et la puissance reçue est inférieure au seuil prédéterminé, le module de gestion du dispositif en déduit que l’objet placé sur le support de réception est un équipement d'utilisateur alors que si la différence entre la puissance émise et la puissance reçue est supérieure au seuil prédéterminé, le module de gestion du dispositif en déduit qu’un objet parasite, qui absorbe beaucoup d’énergie, est présent dans la zone d’émission du dispositif.
Cette solution présente toutefois des inconvénients. En effet, pour limiter la puissance émise par la bobine émettrice, il est nécessaire que la bobine émettrice et la bobine réceptrice soient parfaitement alignées, i.e. superposées. A titre d’exemple, une puissance d’émission de 7 W peut suffire pour obtenir une puissance de réception de 5 W lorsque la bobine émettrice et la bobine réceptrice sont parfaitement alignées. En revanche, lorsque la bobine émettrice et la bobine réceptrice ne sont pas alignées, ce qui est fréquent avec un dispositif de recharge pour véhicule automobile pour lequel l’utilisateur se contente de poser son équipement d'utilisateur sur une surface de réception dépourvue de moyens de positionnement, la puissance reçue peut être significativement réduite, par exemple de 80 % de la valeur de la puissance d’émission.
Afin de résoudre ce problème, le module de gestion du dispositif utilise de manière connue l’information de puissance reçue envoyée par l’équipement d'utilisateur et contrôle le module d’émission afin qu’il augmente la puissance d’émission de la bobine émettrice. Ainsi, toujours à titre d’exemple, il peut être nécessaire d’augmenter la puissance d’émission jusqu’à 15 W pour obtenir une puissance de réception de5W lorsque la bobine émettrice et la bobine réceptrice ne sont pas alignées.
Toutefois, dans le cas où la bobine émettrice et la bobine réceptrice ne sont pas alignées, la différence entre la puissance émise et la puissance reçue est supérieure au seuil prédéterminé mentionné précédemment de sorte que le module de gestion du dispositif peut incorrectement en déduire qu’un objet parasite est présent dans la zone d’émission du dispositif, ce qui présente un inconvénient important.
Il est aussi connu de détecter un objet parasite métallique, en mesurant la variation du facteur de qualité de la bobine émettrice et la variation de la tension aux bornes de ladite bobine. En comparant, les valeurs mesurées, à des seuils prédéterminés, il est possible de détecter la présence d’un objet parasite métallique.
Cependant, la variation du facteur de qualité de la bobine émettrice, et la variation de la tension aux bornes de ladite bobine en présence simultanée d’un objet parasite métallique et dudit équipement (par exemple une pièce de monnaie placée sous l’équipement) sont dépendantes du type d’équipement d’utilisateur, de ses dimensions, de sa composition (métallique, plastique), et des caractéristiques de la bobine réceptrice. Ce procédé de détection n’est donc pas robuste, et ne permet pas une détection fiable car il n’est pas possible de fixer un seuil prédéterminé unique de détection pour détecter un objet parasite métallique tous types d’équipement d’utilisateur confondus. L’invention a pour but de résoudre au moins en partie ces inconvénients en proposant une solution simple, fiable et efficace pour détecter un objet parasite dans la zone d’émission du dispositif de recharge. L’invention propose un procédé de détection d’un objet parasite placé dans une zone d’émission d’un dispositif de recharge par induction d’une batterie d’un équipement d'utilisateur pour véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un module d’émission, un module de gestion, et une surface de réception d’un équipement d'utilisateur, ledit module d’émission comprenant au moins une antenne de type bobine émettrice à induction couplée à la surface de réception et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception dans une zone dite « d’émission >>, ledit module de gestion du dispositif étant configuré pour contrôler le module d’émission, ledit équipement d'utilisateur comprenant un module de réception, comprenant au moins une antenne de type bobine réceptrice à induction configurée pour détecter un champ électromagnétique généré par le dispositif lorsqu’il est placé dans la zone d’émission dudit dispositif, et un module de contrôle configuré pour contrôler le module de réception, ledit procédé, étant remarquable en ce que l’on équipe le dispositif d’une pluralité de bobines passives de détection entre la bobine émettrice et la surface de réception et en ce qu’il comprend les étapes suivantes : • une première étape : mesurer une tension aux bornes de chaque bobine de détection, • une deuxième étape : sélectionner une première catégorie de bobines de détection en fonction de la comparaison entre chaque tension mesurée et un premier seuil prédéterminé, si la tension est supérieure au premier seuil prédéterminé alors, la bobine de détection appartient à la première catégorie, • une troisième étape : extraire la première catégorie de la pluralité de bobines de détection, • une quatrième étape : calculer un facteur de qualité pour chacune de la pluralité restante des bobines de détection, • une cinquième étape : sélectionner une deuxième catégorie de bobines de détection en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité et un deuxième seuil prédéterminé, si le facteur de qualité est inférieur à un deuxième seuil prédéterminé, alors la bobine de détection appartient à une deuxième catégorie, sinon la bobine appartient à au moins une troisième catégorie, • une sixième étape : pour chaque catégorie de bobines, calcul d’un facteur de qualité moyenné par catégorie, • une septième étape, calcul d’une première valeur représentative de la différence ou du ratio entre la facteur de qualité moyenné de la première catégorie et le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie et calcul d’une deuxième valeur représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie et le facteur de qualité moyenné de la troisième catégorie, • une huitième étape : si la valeur absolue de l’écart, ou respectivement la valeur absolue du ratio entre la deuxième valeur et la première valeur est supérieure à un troisième seuil prédéterminé, alors validation de la détection de la présence d’un objet parasite dans la zone d’émission, sinon pas de détection de la présence d’objet parasite.
Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit procédé comprend en outre une neuvième étape d’alerte de l’utilisateur si la détection de la présence d’un objet parasite a été validée. L’invention concerne également un dispositif de recharge par induction d’une batterie d’un équipement d'utilisateur pour véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un module d’émission, un module de gestion, et une surface de réception d’un équipement d'utilisateur, ledit module d’émission comprenant au moins une antenne de type bobine émettrice à induction couplée à la surface de réception et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception dans une zone dite « d’émission >>, ledit module de gestion du dispositif étant configuré pour contrôler le module d’émission, ledit équipement d'utilisateur comprenant un module de réception, comprenant au moins une antenne de type bobine réceptrice à induction configurée pour détecter un champ électromagnétique généré par le dispositif lorsqu’il est placé dans la zone d’émission dudit dispositif, et un module de contrôle configuré pour contrôler le module de réception, ledit dispositif étant remarquable en ce qu’il comprend : • une pluralité de bobines passives de détection, situées entre la bobine émettrice et la surface de réception, • des moyens de mesure de tension aux bornes de chaque bobine de détection, • des premiers moyens de sélection d’une première catégorie de bobines de détection à partir de la comparaison entre chaque tension mesurée et un premier seuil prédéterminé, • des moyens d’extraction des bobines de première catégorie de la pluralité de bobines, • des premiers moyens de calcul d’un facteur de qualité pour chaque bobine de détection de la pluralité restante de bobines de détection, • des deuxièmes moyens de sélection d’une deuxième catégorie et d’une troisième catégorie de bobine de détection en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité calculé et un deuxième seuil prédéterminé, • des deuxièmes moyens de calcul pour chaque catégorie de bobines, d’un facteur de qualité moyenné par catégorie, • des troisièmes moyens de calcul d’une première valeur représentative de la différence ou du ratio entre la facteur de qualité moyenné de la première catégorie et le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie et calcul d’une deuxième valeur représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie et le facteur de qualité moyenné de la troisième catégorie, • des moyens de comparaison entre la valeur absolue de l’écart ou respectivement du ratio entre la deuxième valeur et la première valeur et un troisième seuil prédéterminé, afin de détecter la présence d’un objet métallique dans la zone d’émission.
Judicieusement, les moyens de mesure, les premiers moyens de sélection, les moyens d’extraction, les premiers moyens de calcul, les deuxièmes moyens de sélection, les deuxièmes moyens de calcul, les troisièmes moyens de calcul, les moyens de comparaison, se présentent sous la forme de logiciels compris dans le module de gestion, relié électriquement à la pluralité de bobines de détection.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l’au moins une bobine émettrice ayant un centre, traversé par deux axes perpendiculaires, et étant située dans un plan parallèle à la surface de réception, les bobines passives de détection sont sensiblement identiques entres elles, et distribuées dans un plan parallèle au plan de la bobine émettrice de manière symétrique par rapport auxdits deux axes.
Avantageusement, les bobines passives de détection sont juxtaposées entres elles, et recouvrent une surface sensiblement égale à la surface de charge.
Et les bobines passives de détection peuvent être constituées d’un seul enroulement de fil de cuivre. L’invention s’applique également à tout véhicule automobile, comprenant un dispositif de charge selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées ci-dessus. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit (à titre d’exemple non limitatif) en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation du dispositif de recharge selon l’invention, - la figure 2 illustre schématiquement une vue de dessus du dispositif de recharge comprenant la pluralité de bobines de détection selon l’invention, - la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe du dispositif de recharge comprenant les bobines de détection situées entre la surface de charge et l’au moins une bobine émettrice, - la figure 4 représente schématiquement la tension aux bornes de chaque bobine de réception lorsqu’un équipement portable est posé sur la surface de charge, permettant la sélection des bobines de première catégorie, - la figure 5 représente schématiquement, le facteur de qualité calculé pour la pluralité de bobines, à laquelle on a extrait les bobines de première catégorie, permettant la sélection des bobines de deuxième et de troisième catégories, - la figure 6 est un logigramme représentant les différentes étapes du procédé de détection selon l’invention.
La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation du dispositif 10 de recharge selon l’invention à proximité duquel est placé un équipement d'utilisateur 20.
Le dispositif 10 de recharge est destiné à être monté dans un véhicule automobile et permet la recharge par induction magnétique d’une batterie (ou accumulateur) d’un équipement d'utilisateur 20 compatible avec ledit dispositif 10 lorsque ledit équipement d'utilisateur 20 est placé à proximité du dispositif 10 dans une zone dite « d’émission >> 11 du dispositif 10.
Ce dispositif 10 de recharge comprend un module d’émission 12, un module de gestion 14, et des moyens de réception d’un équipement d'utilisateur se présentant par exemple de manière connue sous la forme d’une surface de réception S sur laquelle on pose l’équipement d'utilisateur 20.
Le module d’émission 12 comprend une antenne de type bobine conductrice dite « bobine émettrice » 13 à induction couplée à la surface de réception S et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception S dans la zone d’émission 11. Lorsque le dispositif de recharge 10 est utilisé, cette bobine émettrice 13 est alimentée en courant électrique dont l’intensité varie avec le temps. Le dispositif 10 fonctionne de préférence dans une bande de fréquences comprise entre 100 et 200 kHz, sans que cela ne soit limitatif de la portée de la présente invention.
On notera que le module d’émission 12 pourrait comprendre de manière connue plus d’une bobine émettrice 13, par exemple deux ou trois bobines émettrices 13 (et. figure 3). L’équipement d'utilisateur 20 peut, par exemple, être un téléphone portable ou un smartphone, un ordinateur portable, une tablette tactile, un appareil photo numérique ou tout équipement d'utilisateur adapté. L’équipement d'utilisateur 20 comprend une batterie 21 permettant de stocker de l’énergie électrique et est compatible avec le dispositif 10, c’est-à-dire qu’il est configuré pour que sa batterie soit rechargée par le dispositif 10. Il va de soi que l’équipement d'utilisateur 20 pourrait comprendre plus d’une batterie 21. A cette fin, l’équipement d'utilisateur 20 comprend un module de réception 22 et un module de contrôle 24.
Le module de contrôle 24 est configuré pour contrôler le module de réception 22 et échanger des messages avec le dispositif de recharge 10.
Selon l’invention, le dispositif 10 de recharge comprend en outre une pluralité de bobines passives de détection B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6...Bn situées entre la bobine émettrice 13 et la surface de réception S.
On entend par bobines « passives >>, des enroulements de fil de cuivre, non alimentés en tension.
Préférentiellement, la surface Si recouverte par la pluralité de bobines de détection Bi passives est sensiblement égale à la surface de réception S.
Dans un mode de réalisation préférentiel, lesdites bobines de réception Bi sont de dimensions identiques et juxtaposées les unes par rapport aux autres et les dites bobines de réception Bi sont situées dans un plan parallèle à la surface de réception S, lui-même parallèle à un plan horizontal défini par l’au moins une bobine émettrice 13.
Les bobines de réception Bi sont distribuées symétriquement par rapport à l’au moins une bobine émettrice 13.
On entend par « symétriquement >>, le fait que : • la surface recouverte par les bobines de réception Bi est centrée sur la surface définie par l’au moins une bobine émettrice 13, et • si l’on définit deux axes perpendiculaires X-X’, Y-Y’ (cf. figure 2), traversant l’au moins une bobine émettrice, en un centre 0, les bobines de détection Bi sont disposées symétriquement par rapport auxdits deux axes, X-X’ et Y-Y’.
Ceci est illustré à la figure 2, le dispositif 10 de charge comprend trois bobines émettrices 13, les dites bobines émettrices 13 sont réparties de manière symétrique par rapport à deux axes X-X’, Y-Y’ perpendiculaires, se coupant au centre 0 d’une bobine émettrice 13 centrale, le centre 0 étant le centre de la zone de chargement. Les bobines de détection B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6 et Bn sont également distribuées de façon symétrique par rapport aux mêmes deux axes X-X’, Y-Y’. Cette disposition particulière, permet une homogénéité dans la réception du flux électromagnétique provenant des bobines émettrices 13 par les bobines de détection Bi.
Ces bobines de détection Bi passives sont sensibles au champ électromagnétique émis par les bobines émettrices 13, lors de la charge de l’équipement portable 20. Lesdites bobines de détection Bi génèrent à leurs bornes une tension Vi, provenant du courant induit par la présence dudit champ électromagnétique les traversant. Dans le cas, où le dispositif 10 comprend plusieurs bobines émettrices 13, seules les bobines de détection Bi placées au dessus des bobines émettrices 13 qui sont sélectionnées pour la charge et donc qui émettent un champ électromagnétique vers l’équipement portable 20, ont une tension à leurs bornes qui augmente.
Les bobines de détection Bi, sont également caractérisées par un facteur de qualité :
Avec : Π : constante égale à 3,14 ; f : fréquence de mesure du facteur de qualité Qi la bobine émettrice 13,
Li : inductance de la bobine de détection Bi, à la fréquence f de mesure,
Ri : résistance de la bobine de détection Bi, à la fréquence f de mesure.
Lorsque l’équipement portable 20 est posé sur la surface de réception S, la résistance Ri des bobines de détection Bi situées en vis-à-vis de l’équipement portable 20 augmente, et leur inductance Li diminue, diminuant ainsi le facteur de qualité Qi.
Le procédé de détection selon l’invention propose d’utiliser la tension Vi aux bornes des bobines de détection Bi et le facteur de qualité Qi desdites bobines de détection Bi afin de détecter la présence d’un objet parasite métallique 30 dans la zone d’émission 11 de la bobine émettrice 13 et ceci pour tout type d’équipement d’utilisateur 20.
Dans ce but, le dispositif 10 de charge selon l’invention comprend en outre : • des moyens de mesure M1 de la tension Vi aux bornes de chaque bobine de détection Bi, • des premiers moyens de sélection M2 d’une première catégorie C1 de bobines à partir de la comparaison entre chaque tension Vi mesurée et un premier seuil prédéterminé S1, • des moyens d’extraction M3 des bobines de première catégorie C1 de la pluralité de bobines Bi, • des premiers moyens de calcul M4 d’un facteur de qualité Qj de chacune de la pluralité de bobines de détection Bj restantes, • des deuxièmes moyens de sélection M5 d’une deuxième C2 et d’une troisième catégorie C3 de bobine en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité Qj calculé et un deuxième seuil prédéterminé S2, • des deuxièmes moyens de calcul M6 pour chaque catégorie de bobines, C1, C2, C3 d’un facteur de qualité moyenné Qci, Qc2, Qc3 par catégorie, • des troisièmes moyens de calcul M7 d’une première valeur Δ1, Δ1’ représentant la différence ou le ratio entre le facteur de qualité moyenné de la première catégorie QCi et le facteur de qualité de la deuxième catégorie Qc2 et calcul d’une deuxième valeur Δ2, Δ2’ représentant la différence ou le ratio entre le facteur de qualité de la deuxième catégorie Qc2 et le facteur de qualité de la troisième catégorie Qc3, • des moyens de comparaison M8 entre la valeur absolue de l’écart ou respectivement du ratio entre la deuxième valeur et la première valeur |Δ2-Δ11, ^ et un troisième seuil prédéterminé S3, S3’ afin de détecter la présence d’un objet métallique.
Dans un mode préférentiel de réalisation de l’invention, les moyens énumérés ci-dessus : les moyens de mesure M1 de la tension Vi, les premiers moyens de sélection M2, les moyens d’extraction M3, les premiers moyens de calcul M4, les deuxièmes moyens de sélection M5, les deuxièmes moyens de calcul M6, les troisièmes moyens de calcul M7, les moyens de comparaison M8 se présentent sous la forme de logiciels intégrés dans le module de gestion 14, qui est relié électriquement à la pluralité de bobines de détection Bi.
Dans une forme de réalisation préférée, le module de gestion 14 du dispositif 10 peut en outre être configuré pour envoyer un message afin d’alerter l’utilisateur et lui permettre de retirer un objet parasite 30 détecté le cas échéant pour éviter qu’il ne se brûle.
Cette alerte peut, par exemple, prendre la forme d’un signal sonore ou lumineux émis par le dispositif 10 ou bien d’un message d’alerte envoyé par le dispositif 10 à l’équipement d'utilisateur 20 si celui-ci est présent dans la zone d’émission 11 afin qu’il déclenche une alerte à destination de l’utilisateur sous la forme, par exemple, d’un signal sonore ou lumineux, d’un message affiché sur l’écran de l’équipement 20 ou de tout autre type d’alerte connue.
Ainsi, lorsque l’utilisateur place son équipement compatible sur la surface de réception S du dispositif 10, l’utilisateur reçoit un message du fait qu’un objet parasite 30 est présent dans la zone d’émission 11 et qu’il doit enlever cet objet parasite 30 afin que le dispositif 10 puisse recharger son équipement 20 sans que cela ne présente un danger pour l’utilisateur.
Le procédé selon l’invention permet de détecter un objet parasite 30 placé dans la zone d’émission 11 du dispositif de recharge 10 par induction.
Comme expliqué précédemment, par les termes « objet parasite » 30 on entend un objet au moins en partie métallique susceptible de chauffer suffisamment pour présenter un danger pour l’utilisateur lorsqu’il est soumis à un champ électromagnétique généré par la bobine émettrice 13 du dispositif 10. A titre d’exemple, un objet parasite 30 peut être une pièce de monnaie, une clé, un porte-clés, un trombone etc.
Le procédé de détection selon l’invention est décrit ci-dessous.
Lors d’une première étape E1, on mesure la tension Vi aux bornes de chaque bobine de détection Bi. Seules, les bobines de détection recevant le champ magnétique de l’au moins une bobine émettrice 13 ont une tension à leur borne supérieure à celle des bobines de détection voisines ne recevant pas ledit champ. Ainsi, dans une deuxième étape E2 : on sélectionne une première catégorie C1 de bobines de détection Bi en fonction de la comparaison entre chaque tension Vi mesurée et un premier seuil prédéterminé S1, si la tension Vi est supérieure au premier seuil prédéterminé S1 alors, la bobine de détection Bi appartient à la première catégorie C1 (bloc E2a à la figure 6), plus précisément ces bobines de détection de la première catégorie C1 sont traversées par le champ magnétique dédié à la charge et se trouvent en vis-à-vis avec la bobine émettrice 13 du dispositif 10 de recharge. Ceci est illustré à la figure 4, la tension Vi aux bornes des bobines de détection B2, B3, B4 est supérieure au premier seuil prédéterminé S1, les bobines B2, B3, B4 appartiennent donc à la première catégorie C1.
Lors d’une troisième étape E3, on extrait la première catégorie C1 de la pluralité de bobines Bi de détection, puis on calcule (étape E4) un facteur de qualité Qj pour chacune de la pluralité restante des bobines de détection Bj (avec Bj = Bi - C1). Ensuite, une cinquième étape consiste à sélectionner une deuxième catégorie C2 de bobines de détection en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité calculé Qj et un deuxième seuil prédéterminé S2, si le facteur de qualité Qj est inférieur au deuxième seuil prédéterminé S2 alors la bobine de détection Bj appartient à une deuxième catégorie C2 (cf. E4a à la figure 6), sinon la bobine de détection Bj appartient à au moins une troisième catégorie C3 (cf. E4b à la figure 6). Ceci est illustré à la figure 5. Le facteur de qualité Qj des bobines B1, B5, B6 est inférieur au deuxième seuil prédéterminé S2, par conséquent, les bobines B1, B5, B6 sont situées en vis-à-vis de l’équipement de l’utilisateur mais ne sont pas situées en vis-à-vis de la bobine émettrice 13 et ne sont pas traversées par le champ magnétique dédié à la charge. Les dites bobines B1, B5, B6 sont par exemple, situées en vis-à-vis de la coque métallique du boîtier de l’équipement portable située à la périphérie de celui-ci. Les bobines de détection BO et Bn, dont le facteur de qualité Qj est égal au deuxième seuil prédéterminé S2 ne se trouvent pas en vis-à-vis (i.e. : situées en dessous) de l’équipement portable 20. Lors d’une sixième étape E6, pour chaque catégorie de bobines, C1, C2, C3 on calcule un facteur de qualité moyenné Qck, soit QCi, Qc2, Qc3 par catégorie C1, C2, C3. En d’autres termes, on calcule : • pour la première catégorie C1, la moyenne QCi des facteurs de qualité Q2, Q3, Q4 des bobines B2, B3, B4, soit :
• pour la deuxième catégorie, la moyenne QC2 des facteurs de qualité Q^ Q5, Q6 des bobines B1, B5, B6, soit :
pour la troisième catégorie, la moyenne QC3 des facteurs de qualité Q0, Qn des bobines BO, Bn, soit :
Une septième étape E7 consiste à calculer une première valeur Δ1, Δ1’ représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la première catégorie QCi et le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie QC2 et à calculer une deuxième valeur Δ2, Δ2’ représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie QC2et le facteur de qualité moyenné de la troisième catégorie QC3. Soit : et
Ou : et
Puis, lors d’une huitième étape E8, la détection d’un objet métallique parasite 30 est réalisée de la manière suivante : si la valeur absolue de l’écart ou respectivement du ratio entre la deuxième valeur Δ2, Δ2’ et la première valeur Δ1, Δ1 ’ est supérieure à un troisième seuil prédéterminé S3, alors la détection de la présence d’un objet parasite (cf. E8b à la figure 6) est validée, sinon il n’y a pas de présence d’objet parasite (cf. E8a à la figure 6).
En d’autres termes, si :
Avec :
Et avec:
Ou alternativement si :
Avec :
Et
Alors il y a un objet métallique parasite 30 dans la zone d’émission 11, des bobines émettrices 13.
Le procédé de l’invention permet ainsi de mesurer l’impact de l’équipement portable 20 dans trois zones distinctes de la surface de réception S : • une zone comprenant des bobines de détection Bi situées en vis-à-vis de la bobine réceptrice 23 de l’équipement portable 20 (première catégorie C1), • une zone comprenant des bobines de détection Bi situées en vis-à-vis de l’équipement portable 20, mais n’étant pas situées en dessous de la bobine réceptrice 23 (deuxième catégorie C2) et, • une zone comprenant des bobines ne se trouvant pas en vis-à-vis de l’équipement portable 20 (troisième catégorie C3).
Toute augmentation significative du facteur de qualité entre les bobines de détection de troisième catégorie C3 et les bobines de deuxième catégorie C2, par rapport à l’écart de facteur de qualité entre les bobines de deuxième catégorie C2 et celles de première catégorie C1 est représentative d’un objet métallique parasite dans la zone d’émission 11, c'est-à-dire la zone de charge de la bobine émettrice 13. L’invention permet donc judicieusement, de détecter la présence d’un objet métallique, quelque soit le type d’équipement portable 20 situé sur la surface de réception S.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Procédé de détection d’un objet parasite (30) placé dans une zone d’émission (11) d’un dispositif (10) de recharge par induction d’une batterie (21) d’un équipement d'utilisateur (20) pour véhicule automobile, ledit dispositif (10) comprenant un module d’émission (12), un module de gestion (14), et une surface de réception d’un équipement d'utilisateur (20), ledit module d’émission (12) comprenant au moins une antenne de type bobine émettrice (13) à induction couplée à la surface de réception et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception dans une zone dite « d’émission » (11), ledit module de gestion (14) du dispositif (10) étant configuré pour contrôler le module d’émission (12), ledit équipement d'utilisateur (20) comprenant un module de réception (22), comprenant au moins une antenne de type bobine réceptrice (23) à induction configurée pour détecter un champ électromagnétique généré par le dispositif (10) lorsqu’il est placé dans la zone d’émission dudit dispositif (10), et un module de contrôle (24) configuré pour contrôler le module de réception (22), ledit procédé, étant caractérisé en ce que l’on équipe le dispositif (10) d’une pluralité de bobines passives de détection (B1, B2..Bn) entre la bobine émettrice (13) et la surface de réception (S) et en ce qu’il comprend les étapes suivantes : • une première étape (E1) : mesurer une tension (Vi) aux bornes de chaque bobine de détection (B1, B2..Bn), • une deuxième étape (E2) : sélectionner une première catégorie (C1) de bobines de détection (B1, B2..Bn) en fonction de la comparaison entre chaque tension (Vi) mesurée et un premier seuil prédéterminé (S1), si la tension (Vi) est supérieure au premier seuil prédéterminé (S1) alors, la bobine de détection (B1, B2..Bn) appartient à la première catégorie (C1 ), • une troisième étape (E3) : extraire la première catégorie (C1) de la pluralité de bobines de détection (B1, B2..Bn), • une quatrième étape (E4) : calculer un facteur de qualité (Qj) pour chacune de la pluralité restante des bobines de détection (B1, B2..Bn), • une cinquième étape (E5) : sélectionner une deuxième catégorie (C2) de bobines de détection (B1, B2..Bn) en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité (Qj) et un deuxième seuil prédéterminé (S2), si le facteur de qualité (Qj) est inférieur à un deuxième seuil prédéterminé (S2), alors la bobine de détection (B1, B2..Bn) appartient à une deuxième catégorie (C2), sinon la bobine appartient à au moins une troisième catégorie (C3), • une sixième étape (E6) : pour chaque catégorie de bobines (C1, C2, C2), calcul d’un facteur de qualité moyenné (QCi, QG2, Qc3) par catégorie, • une septième étape (E7), calcul d’une première valeur (Δ1, Δ1’) représentative de la différence ou du ratio entre la facteur de qualité moyenné de la première catégorie (QCi) et le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie (QC2) et calcul d’une deuxième valeur (Δ2, Δ2’) représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie (QC2) et le facteur de qualité moyenné de la troisième catégorie (Cbs), • une huitième étape (E8) : si la valeur absolue de l’écart, ou respectivement la valeur absolue du ratio entre la deuxième valeur et la première valeur (|Δ2 -Δ1,Δ2'Δ1) est supérieure à un troisième seuil prédéterminé (S3, S3’), alors validation de la détection de la présence d’un objet parasite (30) dans la zone d’émission (11), sinon pas de détection de la présence d’objet parasite (30).
- 2. Procédé selon la revendication précédente, ledit procédé comprenant en outre une neuvième étape (E9) d’alerte de l’utilisateur si la détection de la présence d’un objet parasite (30) a été validée.
- 3. Dispositif (10) de recharge par induction d’une batterie (21) d’un équipement d'utilisateur (20) pour véhicule automobile, ledit dispositif (10) comprenant un module d’émission (12), un module de gestion (14), et une surface de réception d’un équipement d'utilisateur (20), ledit module d’émission (12) comprenant au moins une antenne de type bobine émettrice (13) à induction couplée à la surface de réception (S) et configurée pour générer un champ électromagnétique autour de la surface de réception (S) dans une zone dite «d’émission» (11), ledit module de gestion (14) du dispositif (10) étant configuré pour contrôler le module d’émission (12), ledit équipement d'utilisateur (20) comprenant un module de réception (22), comprenant au moins une antenne de type bobine réceptrice (23) à induction configurée pour détecter un champ électromagnétique généré par le dispositif (10) lorsqu’il est placé dans la zone d’émission (11) dudit dispositif (10), et un module de contrôle (24) configuré pour contrôler le module de réception (22), ledit dispositif (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend : • une pluralité de bobines passives de détection (B1, B2..Bn), situées entre la bobine émettrice (13) et la surface de réception (S), • des moyens de mesure (M1 ) de tension (Vi) aux bornes de chaque bobine de détection (B1, B2..Bn), • des premiers moyens de sélection (M2) d’une première catégorie (C1) de bobines de détection (B1, B2..Bn) à partir de la comparaison entre chaque tension (Vi) mesurée et un premier seuil prédéterminé (S1), • des moyens d’extraction (M3) des bobines de première catégorie (C1) de la pluralité de bobines (B1, B2..Bn), • des premiers moyens de calcul (M4) d’un facteur de qualité (Qj) pour chaque bobines de détection (B1, B2..Bn) de la pluralité restante de bobines de détection (B1, B2..Bn), • des deuxièmes moyens de sélection (M5) d’une deuxième catégorie (C2) et d’une troisième catégorie (C3) de bobine de détection en fonction de la comparaison entre le facteur de qualité (Qj) calculé et un deuxième seuil prédéterminé (S2), • des deuxièmes moyens de calcul (M6) pour chaque catégorie de bobines (C1, C2, C3), d’un facteur de qualité moyenné (QCi, QC2, Qœ) par catégorie, • des troisièmes moyens de calcul (M7) d’une première valeur (Δ1, Δ1) représentative de la différence ou du ratio entre la facteur de qualité moyenné de la première catégorie (QCi) et le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie (QC2) et calcul d’une deuxième valeur (Δ2, Δ2’) représentative de la différence ou du ratio entre le facteur de qualité moyenné de la deuxième catégorie (QC2) et le facteur de qualité moyenné de la troisième catégorie (QC3), • des moyens de comparaison (M8) entre la valeur absolue de l’écart ou respectivement du ratio entre la deuxième valeur et la première valeur (|Δ2 — Δ1|, |^|) et un troisième seuil prédéterminé (S3, S3’), afin de détecter la présence d’un objet métallique (30) dans la zone d’émission (11).
- 4. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de mesure (M1), les premiers moyens de sélection (M2), les moyens d’extraction (M3), les premiers moyens de calcul (M4), les deuxièmes moyens de sélection (M5), les deuxièmes moyens de calcul (M6), les troisièmes moyens de calcul (M7), les moyens de comparaison (M8), se présentent sous la forme de logiciels compris dans le module de gestion (14), relié électriquement à la pluralité de bobines de détection (Bi).
- 5. Dispositif (10), selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l’au moins une bobine émettrice (13) ayant un centre (0), traversé par deux axes perpendiculaires (X-X’, Y-Y’), et étant située dans un plan parallèle à la surface de réception (S), les bobines passives de détection (B1, B2..Bn) sont sensiblement identiques entres elles, et distribuées dans un plan parallèle au plan de la bobine émettrice (13) de manière symétrique par rapport auxdits deux axes (X-X\ Y-Y’).
- 6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les bobines passives de détection (B1, B2..Bn) sont juxtaposées entres elles, et recouvrent une surface (Si) sensiblement égale à la surface de charge (S).
- 7. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les bobines passives de détection (B1, B2..Bn) sont constituées d’un seul enroulement de fil de cuivre.
- 8. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (10) de charge selon l’une quelconque des revendications 3 à 7.
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