FR3052930B1 - Unite electronique rechargeable pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet une unité électronique (1) pour véhicule automobile comprenant un module (10) de réception de données, un module (20) de gestion configuré pour traiter les données reçues par le module de réception (10) et une batterie (30) d'alimentation dudit module de gestion (20). L'unité électronique (1) comprend des moyens (40) de concentration d'un champ magnétique aptes à être couplés avec le module de réception (10) afin de charger la batterie d'alimentation (30). Le module de gestion (20) est configuré pour détecter un couplage du module de réception (10) avec les moyens de concentration (40) et pour basculer entre un mode de réception de données par le module de réception (10) et un mode de chargement de la batterie (30) par les moyens de concentration (40) lorsqu'un couplage entre le module de réception (10) et les moyens de concentration (40) a été détecté.

Description

L’invention concerne le domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement une unité électronique rechargeable pour véhicule automobile, notamment une unité électronique de mesure destinée à être montée dans une roue d’un véhicule automobile.
Dans un véhicule automobile, il est connu d’utiliser un certain nombre de capteurs pour mesurer différents paramètres.
Il est notamment connu de monter dans chaque roue du véhicule une unité électronique de mesure comprenant un ou plusieurs capteurs permettant par exemple de mesurer l’accélération de la roue, les chocs subis par la roue ou bien la pression du pneu afin de déterminer respectivement la vitesse du véhicule, sa charge ou un défaut de gonflage de la roue. Ce genre d’unité de mesure est généralement monté à l'intérieur du pneu sur la face interne de la bande de roulement du pneu ou sur la valve de gonflage.
Une telle unité électronique comprend de manière connue un module de réception de signaux basses fréquences appelé module LF (« Low Frequency » en langue anglaise), un module d’émission de signaux hautes-fréquences appelé module RF (« Radio Frequency » en langue anglaise), au moins un capteur de mesure, un microcontrôleur et une batterie d’alimentation dudit microcontrôleur. Le module LF permet notamment de recevoir, par exemple en usine, des données de configuration du microcontrôleur. En fonctionnement du véhicule, le microcontrôleur envoie tout ou partie des données mesurées par le capteur de mesure à une unité de contrôle électronique du véhicule appelée communément ECU (« Electronic Control Unit » en langue anglaise) via le module RF. L’autonomie de la batterie doit être suffisamment importante pour permettre le fonctionnement de l’unité électronique de mesure pendant un temps relativement long, par exemple au moins le temps d'usure du pneu, afin d’éviter d’avoir à démonter la roue fréquemment pour changer la batterie d’alimentation du microcontrôleur.
Dans ce but, les dimensions des batteries d’alimentation de ces unités électroniques de mesure sont donc relativement importantes, ce qui présente des inconvénients, notamment en termes de masse et de coûts. Il existe donc un besoin pour des capteurs de dimensions réduites.
La présente invention a donc pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients en proposant une solution simple, fiable et efficace d’unité électronique pour véhicule automobile présentant de faibles dimensions. A cette fin, l’invention concerne tout d’abord une unité électronique pour véhicule automobile comprenant un module de réception configuré pour recevoir des données sur un lien de communication, un module de gestion configuré pour traiter les données reçues par le module de réception et une batterie d’alimentation dudit module de gestion, l’unité électronique étant remarquable en ce qu’elle comprend des moyens de concentration d’un champ magnétique aptes à être couplés avec le module de réception afin de charger la batterie d’alimentation et en ce que le module de gestion est configuré pour détecter un couplage du module de réception avec les moyens de concentration et pour basculer entre un mode de réception de données par le module de réception et un mode de chargement de la batterie par les moyens de concentration, via le module de réception, lorsqu’un couplage entre le module de réception et les moyens de concentration a été détecté. L’unité électronique selon l’invention permet à la fois de recevoir des données, par exemple de configuration, et de charger la batterie d’alimentation en utilisant le même module de réception, le module de gestion permettant de basculer d’un mode à l’autre. En mode de réception de données, le facteur de qualité du module de réception est faible afin de pouvoir recevoir et lire les données. Les moyens de concentration de champ magnétique, généré par un dispositif externe de recharge, permettent d’augmenter significativement la tension d’entrée du module de réception et donc son facteur de qualité du module de réception en mode de chargement afin de permettre le rechargement de la batterie d’alimentation.
Selon un aspect de l’invention, l’unité électronique est une unité électronique de mesure apte à être montée dans une roue d’un véhicule automobile.
En variante, l’unité électronique peut être une clé sans contact pour l’accès et le démarrage d’un véhicule automobile.
De préférence, les moyens de concentration comprennent une antenne passive qui est un moyen simple et peu onéreux pour concentrer un champ magnétique.
De préférence encore, l’unité électronique est caractérisée par l’absence de connexion électrique entre l’antenne passive et le module de réception afin de simplifier l’architecture du module de réception.
Selon un aspect de l’invention, le module de réception comprend une bobine basse-fréquence apte à être couplée avec l’antenne passive afin de permettre le couplage inductif de l’antenne passive avec le module de réception et éviter ainsi toute connexion électrique entre les deux.
Selon un autre aspect de l'invention, le module de gestion comprend un circuit de couplage des moyens de concentration avec le module de réception et un microcontrôleur apte à commander ledit circuit de couplage pour basculer entre le mode de réception de données et le mode de chargement de la batterie.
Avantageusement, le circuit de couplage comprend un interrupteur et une résistance montés en série ou bien un interrupteur et une capacité montés en parallèle, qui sont des moyens simples et peu onéreux pour permettre le couplage des moyens de concentration avec le module de réception.
Dans une forme de réalisation de l’unité électronique selon l’invention, le circuit de couplage comprend un transistor.
Avantageusement, le module de gestion comprend un circuit de redressement apte à déterminer l’enveloppe du signal d’entrée du module de réception, le microcontrôleur étant configuré pour déterminer un champ magnétique reçu par les moyens de concentration à partir d’une enveloppe de signal déterminée par le circuit de redressement. Un tel circuit de redressement permet une détection simple, efficace et rapide d’un champ magnétique de recharge de la batterie afin de basculer en mode de recharge.
De manière préférée, l’unité électronique comprend au moins un capteur de mesure connecté au microcontrôleur, par exemple de type accéléromètre.
De préférence encore, l’unité électronique est destinée à être montée dans une roue d’un véhicule automobile.
Dans une forme de réalisation, l’unité électronique comprend en outre un module d’émission configuré pour envoyer des données, par exemple des mesures réalisées par un capteur, sur un lien de communication radiofréquences. L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant une unité électronique telle que présentée précédemment. L’invention concerne également un système de recharge pour véhicule automobile, ledit système comprenant une unité électronique telle que présentée précédemment ou un véhicule automobile tel que présenté précédemment et un dispositif de charge configuré pour générer un champ magnétique adapté pour charger la batterie d’alimentation de l’unité électronique. L’invention concerne enfin un procédé de gestion d’une unité électronique telle que présentée précédemment, ledit procédé comprenant les étapes de : • détection d’un couplage du module de réception avec les moyens de concentration, • chargement de la batterie par les moyens de concentration, via le module de réception, lorsqu’un couplage entre le module de réception et les moyens de concentration a été détecté. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. - La figure 1 illustre fonctionnellement un système de recharge selon l’invention. - La figure 2 illustre schématiquement une forme de réalisation de l’unité électronique selon l’invention. - La figure 3 est une vue en perspective d’une forme de réalisation d’une unité électronique selon l’invention. - La figure 4 illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention. - La figures illustre un exemple de signal de courant circulant dans la bobine du module de réception de l’unité électronique de la figure 2 en mode de réception de données. - La figure 6 illustre un exemple de signal de courant circulant dans la bobine du module de réception de l’unité électronique de la figure 2 en mode de chargement de la batterie. L’unité électronique selon l’invention est destinée à être montée dans un véhicule automobile ou associée à un véhicule automobile. Dans le premier cas, l’unité peut par exemple être une unité électronique de mesure montée dans une roue et comprendre un ou plusieurs capteurs de mesure, par exemple, d’accélération, de choc, de déformation, de pression etc. Dans le dernier cas, l’unité électronique peut par exemple être une clé de contact pour l’accès et le démarrage du moteur du véhicule.
Dans l’exemple illustré à la figure 1, l’unité 1 est une unité électronique de mesure destinée à être montée dans une roue de véhicule automobile. Cette unité 1 comprend un module de réception 10, un module de gestion 20, une batterie d’alimentation 30 du module de gestion 20 et un capteur de mesure 35. Ce capteur de mesure 35 peut, par exemple, être un capteur de mesure de l’accélération de la roue du véhicule dans lequel l’unité 1 est montée. Un tel capteur de mesure 35 étant connu, il ne sera pas davantage détaillé. Il va en outre de soi que, dans une autre forme de réalisation, l’unité électronique de mesure 1 pourrait comprendre plusieurs capteurs de mesure 35.
Le module de gestion 20 comprend un microcontrôleur 210 connecté à la fois à la batterie d’alimentation 30 et au capteur de mesure 35.
Le module de réception 10 est configuré pour recevoir des données sur un lien de communication LC. A cette fin, dans l’exemple de la figure 2, le module de réception 10 comprend une bobine L1 basses-fréquences, reliée d’une part à une entrée du microcontrôleur 210 et d’autre part à la masse M, et un circuit d’adaptation 110 comprenant une capacité C1 et une résistance R1 montées toutes deux en parallèle de la bobine L1. La bobine L1 permet de recevoir des signaux sur le lien de communication LC qui comprennent des données destinées au microcontrôleur 210, par exemple des données de configuration. La réception des données par le module de réception 10 est réalisée dans un mode dit « de réception de données ». Un tel module de réception de données peut être utilisé par exemple en usine pour stocker des données de configuration dans une zone mémoire (non représentée) du microcontrôleur 210.
Le microcontrôleur 210 est configuré pour traiter les données reçues par le module de réception 10.
Le module de réception 10, le module de gestion 20 et le capteur de mesure 35 sont implémentés de manière connue en soi sur un circuit imprimé 50.
Selon l’invention, l’unité 1 comprend des moyens de concentration d’un champ magnétique adaptés pour être couplés avec la bobine L1 du module de réception 10 afin de charger la batterie d’alimentation 30. Le module de réception 10 est donc configuré à la fois pour recevoir des données sur le lien de communication LC et pour recevoir un champ magnétique qu’il convertit en une tension d’entrée U aux bornes de la bobine L1 afin de recharger la batterie 30.
Dans l’exemple particulier mais non limitatif illustré à la figure 3, les moyens de concentration se présentent sous la forme d’une antenne passive 40 montée au droit du circuit imprimé 50 et notamment du module de réception 10 mais caractérisée par le fait qu’elle n’est pas connectée électriquement au module de réception 10. L’antenne passive 40 permet de concentrer un champ magnétique B généré par un dispositif de charge 2 afin d’induire un courant dans la bobine L1 permettant de recharger la batterie 30. A cette fin, l’antenne passive 40 comprend dans cet exemple une bobine L2 et une capacité C2 montées en parallèle. On notera que le dispositif de charge 2 étant connu en soi, il ne sera pas davantage détaillé ici.
Toujours selon l’invention, le module de gestion 20 est configuré pour détecter qu’un champ magnétique B concentré par l’antenne passive 40 est reçu par la bobine L1 du module de réception 10 et pour basculer entre le mode de réception de données par le module de réception 10 et un mode de chargement de la batterie 30 via l’antenne passive 40 et le module de réception 10 lorsqu’un champ magnétique B émis par le dispositif de charge 2 et concentré par l’antenne passive 40 a été détecté. A cette fin, le module de gestion 20 comprend un circuit 220 de couplage de l’antenne passive 40 avec le module de réception 10 et le microcontrôleur 210 est apte à commander ledit circuit de couplage 220 pour basculer entre le mode de réception de données et le mode de chargement de la batterie 30.
Dans l'exemple de la figure 2, le circuit de couplage 220 comprend un interrupteur SW et une résistance R3 montés en série.
On notera que, de manière alternative, le circuit de couplage 220 pourrait comprendre un transistor ou tout moyen de commutation adapté.
Le module de gestion 20 comprend également un circuit 230 de redressement apte à déterminer l’enveloppe du signal U de la tension d’entrée (c'est-à-dire aux bornes de la bobine) du module de réception 10 circulant dans la bobine L1 et le microcontrôleur 210 est configuré pour déterminer, à partir d’une enveloppe de signal U déterminée par ledit circuit de redressement 230, si le module de réception est en mode de réception de données ou en mode de chargement de la batterie 30. De manière connue en soi, le circuit de redressement 230 comporte une diode D1, une résistance R4 et une capacité C4.
On notera que l’unité électronique 1 peut comprendre un module d’émission de signaux, par exemple hautes-fréquences, permettant d’envoyer des données mesurées par le capteur de mesure 35 à une unité de contrôle électronique du véhicule (non représentée) de manière connue en soi. L’invention va maintenant être décrite dans sa mise en œuvre en référence à la figure 4.
Par défaut, l'unité 1 est en mode de réception de données (qu’il en reçoive effectivement ou non), c’est-à-dire que le module de réception 10 est apte à recevoir des données sur le lien de communication LC. Pour ce faire, le microcontrôleur 210 s’assure que l’interrupteur SW est ouvert.
Le microcontrôleur 210 utilise le circuit de redressement 230 pour déterminer dans quel mode se trouve le module de réception 10. A cette fin, en référence aux figures 5 et 6, le circuit de redressement 230 détermine l’enveloppe F1, F2 du signal de tension U aux bornes la bobine L1 du module de réception 10.
Ainsi, lorsque le module de réception 10 reçoit, dans une étape E1 (dite étape de réception de données), des données sur le lien de communication LC, le circuit de redressement 230 détecte dans une étape E2 (dite étape de détection de la réception) que l'enveloppe F1 n'est pas constante (figure 5), c'est-à-dire qu’elle varie entre des périodes de réception de bits de données et des intervalles de repos séparant lesdits bits de données, et le microcontrôleur 210 en déduit que le module de réception 10 est en mode de réception de données.
Dans ce mode de réception de données, l’interrupteur SW est ouvert et aucun courant ne circule dans la résistance R3 de sorte que le facteur de qualité du module de réception 10 est faible, ce qui permet de recevoir et de lire des données de configuration de l’unité 1. Le facteur de qualité Q maximum du module de réception 10 est défini de manière connue en fonction de la vitesse de communication selon la formule suivante : Q< — x 2x0 où f est la fréquence de communication (par exemple 125 kHz en basses fréquences) et D est la vitesse de communication (par exemple un débit de 4 kbits/s).
Lorsqu’on approche un dispositif de charge 2 de l’unité 1 pour recharger la batterie 30, le champ magnétique B émis par le dispositif de charge 2 est concentré par l’antenne passive 40, ce qui augmente par couplage la tension aux bornes de la bobine L1 du module de réception 10.
Dans ce cas, le circuit de redressement 230 détecte, dans une étape E3 (dite étape de détection de champ magnétique), que l’enveloppe F2 est constante (figure 6) et le microcontrôleur 210 ferme l’interrupteur SW pour basculer en mode de chargement, ce qui augmente le facteur de qualité du module de réception 10, de préférence d’un facteur de 10 à 50, et permet le chargement de la batterie 30 dans une étape E4 (dite étape de chargement batterie).
Une telle augmentation du facteur de qualité permet de charger rapidement la batterie 30 mais ne permet plus de recevoir des données sur le lien de communication LC (celles-ci étant alors filtrées).
En fin de charge par le dispositif de charge 2 ou lorsqu’aucun dispositif de charge 2 n’est détecté, le microcontrôleur 210 commande l’interrupteur SW pour qu’il s’ouvre et que le module de réception 10 bascule en mode de réception dans une étape E5 (dite étape de basculement en mode de réception de données). L’invention permet donc avantageusement de détecter un dispositif de chargement 2 sans fil à proximité de l’unité 1 afin de basculer dans un mode de chargement dans lequel le module de réception 10 est configuré pour permettre le chargement de la batterie 30. Le basculement entre les modes de chargement batterie et de réception de données permet d’avoir un facteur de qualité en réception adapté à la fonction requise (c’est-à-dire recevoir des données ou recharger la batterie).
Il est précisé, en outre, que la présente invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l’homme de l’art.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Unité électronique (1) pour véhicule automobile comprenant un module (10) de réception configuré pour recevoir des données sur un lien de communication (LC), un module (20) de gestion configuré pour traiter les données reçues par le module de réception (10) et une batterie (30) d'alimentation dudit module de gestion (20), l’unité électronique (1) étant caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens (40) de concentration d’un champ magnétique (5) aptes à être couplés avec le module de réception (10) afin de charger la batterie d’alimentation (30) et en ce que le module de gestion (20) est configuré pour détecter un couplage du module de réception (10) avec les moyens de concentration (40) et pour basculer entre un mode de réception de données par le module de réception (10) et un mode de chargement de la batterie (30) par les moyens de concentration (40), via le module de réception (10), lorsqu’un couplage entre le module de réception (10) et les moyens de concentration (40) a été détecté.
  2. 2. Unité électronique (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de concentration comprennent une antenne passive (40).
  3. 3. Unité électronique (1) selon la revendication 2, caractérisée par l’absence de connexion électrique entre l’antenne passive (40) et le module de réception (10).
  4. 4. Unité électronique (1) selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le module de réception (10) comprend une bobine basse-fréquence (L1) apte à être couplée avec l’antenne passive (40).
  5. 5. Unité électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le module de gestion (10) comprend un circuit (220) de couplage des moyens de concentration (40) avec le module de réception (10) et un microcontrôleur (210) apte à commander ledit circuit de couplage (220) pour basculer entre le mode de réception de données et le mode de chargement de la batterie (30).
  6. 6. Unité électronique (1) selon la revendications, caractérisée en ce que le circuit de couplage (220) comprend un interrupteur (SW) et une résistance (R3) montés en série.
  7. 7. Unité électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le module de gestion (20) comprend un circuit (230) de redressement apte à déterminer l’enveloppe du signal d’entrée (U) du module de réception (10), le microcontrôleur (210) étant configuré pour déterminer un champ magnétique (B) reçu par les moyens de concentration (40) à partir d’une enveloppe de signal déterminée par le circuit de redressement (230).
  8. 8. Véhicule automobile comprenant une unité électronique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  9. 9. Système de recharge pour véhicule automobile, ledit système comprenant une unité électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 ou un véhicule automobile selon la revendication 8 et un dispositif (2) de charge configuré pour générer un champ magnétique (B) adapté pour charger la batterie d’alimentation (30) de l’unité électronique (1).
  10. 10. Procédé de gestion d’une unité électronique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, ledit procédé comprenant les étapes de : • détection d’un couplage du module de réception (10) avec les moyens de concentration (40), • chargement de la batterie (30) par les moyens de concentration (40), via le module de réception (10), lorsqu’un couplage entre le module de réception (10) et les moyens de concentration (40) a été détecté.
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