FR3121755A1 - Dispositif de détection d’un équipement d’utilisateur pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Dispositif (10) de détection d’un équipement d’utilisateur électronique portable pour sa charge par induction et/ou une communication en champ proche, ledit dispositif (10) comprenant une première antenne (110) de communication en champ proche, une deuxième antenne (120) de communication en champ proche et une unité de contrôle (140) comprenant un premier circuit de commande (141) et un deuxième circuit de commande (142) et étant configurée pour activer ledit premier circuit de commande (141) et ledit deuxième circuit de commande (142) de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par la première antenne (110) et par la deuxième antenne (120), pour détecter un équipement d’utilisateur sur le support (2) et pour démarrer une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur ou une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur. Figure pour l’abrégé : Fig 2
Description
La présente invention se rapporte au domaine de la détection et concerne plus particulièrement un dispositif de détection d’un équipement d’utilisateur pour véhicule automobile. L’invention a notamment pour but d’améliorer les dispositifs de détection existants.
Dans un dispositif de communication en champ proche ou NFC (« Near Field Communication »), une antenne émet un champ magnétique à une fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, par exemple de l’ordre de 13,56 MHz. L’antenne peut être disposée sous un élément de support apte à recevoir un équipement électronique portable, ci-après appelé « équipement d’utilisateur », et est configurée pour détecter ledit équipement et communiquer en champ proche avec lui. Dans ce but, le dispositif comprend une unité de contrôle reliée électriquement à l’antenne et configurée pour mesurer les variations d’amplitude d’un paramètre électrique au niveau de l’antenne, ledit paramètre étant représentatif d’une détection d’approche de l’équipement d’utilisateur. En communication NFC, la fréquence de résonance propre à l’équipement d’utilisateur est de l’ordre des dizaines de MHz.
Dans le cas d’un véhicule automobile, il est connu de placer l’équipement d’utilisateur sur l’élément de support afin de recharger sans fil la batterie d’alimentation dudit équipement d’utilisateur. A cette fin, le dispositif comprend au moins une antenne radio fréquence dédiée au rechargement inductif, appelée antenne de charge, de type WPC (« Wireless Power Consortium >> en anglais, c’est à dire antenne de rechargement inductif sans fil, selon les standards de ce consortium), permettant un rechargement inductif dans les basses fréquences entre 30 et 300 kHz, avantageusement de 100 à 200 kHz.
Le document FR3085088A1 décrit un dispositif de détection d’approche d’un équipement électronique portable et de communication en champ proche avec ledit équipement. Le dispositif comprend, d’une part, une première antenne de communication en champ proche émettant un champ magnétique à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz. La première antenne est disposée sous un élément de support apte à recevoir l’équipement électronique portable et est apte à communiquer en champ proche avec l’équipement. Le dispositif comprend, d’autre part, une unité de contrôle et d’alimentation électrique, l’unité de contrôle et la première antenne de communication en champ proche étant reliées électriquement entre elles par une première ligne d’alimentation comprenant au moins un composant discret passif d’adaptation. L’unité de contrôle présente des moyens de mesure d’une variation d’amplitude d’un paramètre électrique au niveau de la première antenne de communication représentative d’une détection d’approche d’un équipement électronique portable. Le dispositif comprend en outre une deuxième antenne de communication en champ proche logée au niveau de la première antenne de communication dans un espace délimité par la première antenne de communication et étant associée à des moyens de résonance incorporés dans un circuit de résonance en étant reliée à l’unité de contrôle par une deuxième ligne de contrôle et/ou de commande comprenant un interrupteur présentant deux positions. Dans une première position dite ouverte de l’interrupteur, la deuxième antenne de communication est inactive par ouverture du circuit de résonance et, dans une deuxième position de l’interrupteur, la deuxième antenne de communication est alimentée via un couplage magnétique par la première antenne et le circuit de résonance est fermé par l’interrupteur de la deuxième ligne de contrôle et/ou de commande, la deuxième antenne de communication entrant en résonance propre avec elle-même et en couplage résonant avec la première antenne de communication active. Le dispositif comprend enfin des moyens de contrôle de l’interrupteur intégrés dans l’unité de contrôle, l’interrupteur étant dans la deuxième position pour une détection d’approche d’un équipement électronique portable et dans la première position pour une communication en champ proche.
La deuxième antenne de communication en champ proche associée à un circuit de résonance permet de changer la couverture en champ proche afin d’ajuster la sensibilité de détection en mode détection tout en ne diminuant pas la stabilité de communication en mode communication. La résonance de la deuxième antenne, avantageusement sous forme d’une bobine magnétique, permet de couvrir une zone de détection plus limitée que lors d’une détection par la seule première antenne. Cette deuxième antenne est associée à un circuit de résonance qui lui est directement connecté. Un interrupteur commandé par un microcontrôleur dans l’unité de contrôle permet de fermer ou d’ouvrir le circuit de résonance afin d’activer ou non la deuxième antenne en résonance, ceci par couplage magnétique avec la première antenne, dans le premier cas, lors d’une détection et, dans le deuxième cas, lors d’une communication en champ proche.
Il s’ensuit que le rayonnement magnétique émis par le dispositif change de forme en fonction de l’activation ou la désactivation de la deuxième antenne en champ proche alors respectivement en résonance ou non.
Le rayonnement émis par la première antenne avec la deuxième antenne inactive et son circuit de résonance ouvert couvre entièrement la surface de posage qu’est l’élément de support de l’équipement avec une distribution magnétique homogène et moins intense. Ceci est favorable pour un mode communication.
Le rayonnement magnétique émis par la première antenne avec la deuxième antenne en résonance propre et son circuit de résonance fermé, la deuxième antenne étant alimentée via un couplage magnétique par la première antenne couvre une surface moins importante, avantageusement dans une zone médiane du dispositif, pouvant être une zone dédiée au rechargement de l’équipement une fois celui-ci supporté par le dispositif, avec une distribution magnétique concentrée dans cette zone médiane et plus intense.
Le dispositif permet d’augmenter de manière importante la sensibilité du dispositif en mode détection tout en conservant une bonne communication une fois que l’équipement a été détecté.
Le fait de placer une deuxième antenne de communication en résonance propre et de l’associer avec la première antenne augmente la puissance reçue par le dispositif en retour de l’équipement portable quand cet équipement est proche du dispositif avec un faisceau de champ magnétique étroit et s’étendant au-dessus d’une portion médiane du dispositif de détection. En mode communication, il est retourné à l’utilisation d’une unique antenne de communication produisant un faisceau de champ magnétique couvrant toute la surface du dispositif.
Il est ainsi possible de réduire les émissions rayonnées ainsi que les risques associés à l’exposition du corps humain, de réduire les fausses détections et de limiter la détection d’un équipement électronique portable métallique dans une zone médiane du dispositif, pouvant correspondre à une zone de rechargement par induction quand le dispositif assure aussi un rechargement de l’équipement portable, ceci afin d’assurer une bonne stabilité de communication.
Ce dispositif présente toutefois des inconvénients. Notamment, ce dispositif ne permet pas de détecter les petits équipements d’utilisateur, tels que par exemple des oreillettes connectées (ou « pods »), et notamment les petits équipements conformes à la certification Qi du standard WPC (« Wireless Power Consortium » en anglais), de dimensions inférieures ou égales à 40mm de diamètre et dont la résonance propre est de l’ordre des centaines de kHz (kiloHertz), car sa sensibilité ne le permet pas. En effet, l’antenne périphérique et l’antenne centrale fonctionnant en résonance par couplage pour détecter les équipements, le facteur de qualité du système s’avère trop faible pour détecter les petits équipements.
Il est donc avantageux de proposer une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
L’un des buts de l’invention est de fournir une solution simple et efficace de détection d’un équipement d’utilisateur sur un support d’habitacle d’un véhicule. Un autre but de l’invention est de fournir une solution simple et efficace de charge par induction d’un équipement d’utilisateur placé sur un support d’habitacle d’un véhicule. Un autre but de l’invention est de fournir une solution simple et efficace de communication en champ proche d’un véhicule avec un équipement d’utilisateur placé sur un support d’habitacle d’un véhicule.
A cette fin, l’invention a tout d’abord pour objet un dispositif de détection d’un équipement d’utilisateur électronique portable pour sa charge par induction et/ou une communication en champ proche, ledit dispositif comprenant :
- au moins une première antenne de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite au moins une première antenne étant adaptée pour être disposée sous un support apte à recevoir l’équipement d’utilisateur et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur en étant commandée par un premier circuit de commande,
- au moins une deuxième antenne de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite au moins une deuxième antenne étant logée dans un espace délimité par l’au moins une première antenne et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur en étant commandée par un deuxième circuit de commande, indépendant du premier circuit de commande,
- une unité de contrôle comprenant ledit premier circuit de commande et ledit deuxième circuit de commande et étant configurée pour activer ledit premier circuit de commande et ledit deuxième circuit de commande de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par la première antenne et par la deuxième antenne, pour mesurer au moins une valeur d’au moins un paramètre de la première antenne et au moins une valeur d’au moins un paramètre de la deuxième antenne, pour comparer la valeur mesurée pour la première antenne à une première valeur de référence, pour comparer la valeur mesurée pour la deuxième antenne à une deuxième valeur de référence et pour détecter un équipement d’utilisateur sur le support lorsque la valeur mesurée pour la première antenne dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour la deuxième antenne dépasse la deuxième valeur de référence et pour démarrer une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur ou une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur.
- au moins une première antenne de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite au moins une première antenne étant adaptée pour être disposée sous un support apte à recevoir l’équipement d’utilisateur et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur en étant commandée par un premier circuit de commande,
- au moins une deuxième antenne de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite au moins une deuxième antenne étant logée dans un espace délimité par l’au moins une première antenne et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur en étant commandée par un deuxième circuit de commande, indépendant du premier circuit de commande,
- une unité de contrôle comprenant ledit premier circuit de commande et ledit deuxième circuit de commande et étant configurée pour activer ledit premier circuit de commande et ledit deuxième circuit de commande de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par la première antenne et par la deuxième antenne, pour mesurer au moins une valeur d’au moins un paramètre de la première antenne et au moins une valeur d’au moins un paramètre de la deuxième antenne, pour comparer la valeur mesurée pour la première antenne à une première valeur de référence, pour comparer la valeur mesurée pour la deuxième antenne à une deuxième valeur de référence et pour détecter un équipement d’utilisateur sur le support lorsque la valeur mesurée pour la première antenne dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour la deuxième antenne dépasse la deuxième valeur de référence et pour démarrer une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur ou une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur.
L’au moins une première antenne est active et est utilisée à la fois pour la détection et communication. L’au moins une deuxième antenne est active et est utilisée au moins pour la détection. De par leur agencement relatif, l’au moins une première antenne et l’au moins une deuxième antenne permettent de détecter un équipement sur toute la surface. Un facteur de qualité élevé est choisi pour le deuxième circuit de commande et l’au moins une deuxième antenne, ce qui est possible grâce à l’absence de couplage et notamment de résonnance entre l’au moins une première antenne et l’au moins une deuxième antenne et ce qui permet de détecter un petit équipement placé au milieu du support dont la taille est inférieure à 40 mm, même si sa résonance propre est de l’ordre des centaines de kHz.
Le paramètre choisi peut par exemple être l’impédance de l’antenne, l’amplitude en tension des signaux émis par l’antenne, l’amplitude en courant des signaux émis par l’antenne ou le déphasage entre courant et tension des signaux émis par l’antenne ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
De préférence, le facteur de qualité de l’ensemble formé par le deuxième circuit de commande et l’au moins une deuxième antenne est supérieur à 50.
De préférence encore, le facteur de qualité de l’ensemble formé par le premier circuit de commande et l’au moins une première antenne est inférieur à 30.
Dans une application préférentielle non limitative, l’invention s’applique aux dispositifs de rechargement inductif d’équipements électroniques portables, destinés à être embarqués dans un véhicule automobile et comportant un dispositif de communication en champ proche afin de communiquer avec un équipement portable une fois ledit équipement posé sur un élément de support du dispositif.
Dans le document FR3085088A1, la deuxième antenne (antenne centrale) est activée seulement afin d’améliorer la sensibilité de détection mais ne permet pas d’augmenter suffisamment le facteur de qualité car elle fonctionne en résonance par couplage avec la première antenne (antenne périphérique). Autrement dit, la deuxième antenne est passive et seule la première antenne est active.
Selon un aspect de l’invention, la fréquence des signaux émis par l’au moins une première antenne et par l’au moins une deuxième antenne est comprise entre 3 à 30 MHz et préférentiellement de l’ordre de 13,56 MHz.
De manière avantageuse, l’au moins une première antenne et l’au moins une deuxième antenne sont agencées de manière concentrique. Un tel agencement permet d’avoir une symétrie sur les deux axes planaires permettant à la fois d’améliorer les performances de comptabilité électromagnétiques et d’avoir des performances symétriques quel que soit l’emplacement de l’équipement d’utilisateur sur le support.
Avantageusement, le dispositif comprend en outre au moins une troisième antenne pour la charge à induction de l’équipement d’utilisateur.
De préférence, le premier circuit de commande est configuré pour réaliser une adaptation d’impédance de l’au moins une première antenne. L’adaptation d’impédance permet d’optimiser le transfert de puissance sur l’antenne en diminuant les pertes entre la source (circuit de commande) et l’antenne.
De préférence encore, le deuxième circuit de commande est configuré pour réaliser une adaptation d’impédance de l’au moins une deuxième antenne. L’adaptation d’impédance permet d’optimiser le transfert de puissance sur l’antenne en diminuant les pertes entre la source (circuit de commande) et l’antenne.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif tel que présenté précédemment et un équipement d’utilisateur électronique portable configuré pour être chargé par induction par ledit dispositif et/ou pour communiquer en champ proche avec ledit dispositif.
L’invention concerne également un procédé de détection d’un équipement d’utilisateur électronique portable pour sa charge par induction et/ou pour une communication en champ proche, ledit procédé, mis en œuvre par un dispositif tel que présenté précédemment, comprenant les étapes de :
- activation du premier circuit de commande et du deuxième circuit de commande de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par l’au moins une première antenne et par l’au moins une deuxième antenne,
- mesure d’une valeur d’au moins un paramètre de l’au moins une première antenne et d’une valeur d’au moins un paramètre de l’au moins une deuxième antenne,
- comparaison de la valeur mesurée pour l’au moins une première antenne à une première valeur de référence et de la valeur mesurée pour l’au moins une deuxième antenne à une deuxième valeur de référence,
- détection d’un équipement d’utilisateur sur le support lorsque la valeur mesurée pour l’au moins une première antenne dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour l’au moins une deuxième antenne dépasse la deuxième valeur de référence,
- démarrage d’une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur ou d’une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur.
- activation du premier circuit de commande et du deuxième circuit de commande de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par l’au moins une première antenne et par l’au moins une deuxième antenne,
- mesure d’une valeur d’au moins un paramètre de l’au moins une première antenne et d’une valeur d’au moins un paramètre de l’au moins une deuxième antenne,
- comparaison de la valeur mesurée pour l’au moins une première antenne à une première valeur de référence et de la valeur mesurée pour l’au moins une deuxième antenne à une deuxième valeur de référence,
- détection d’un équipement d’utilisateur sur le support lorsque la valeur mesurée pour l’au moins une première antenne dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour l’au moins une deuxième antenne dépasse la deuxième valeur de référence,
- démarrage d’une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur ou d’une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Claims (10)
- Dispositif (10) de détection d’un équipement d’utilisateur (20) électronique portable pour sa charge par induction et/ou une communication en champ proche, ledit dispositif (10) comprenant :
- une première antenne (110) de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite première antenne (110) étant adaptée pour être disposée sous un support apte à recevoir l’équipement d’utilisateur (20) et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur (20) en étant commandée par un premier circuit de commande (141),
- une deuxième antenne (120) de communication en champ proche configurée pour émettre des signaux à une haute fréquence sélectionnée entre 3 à 30 MHz, ladite deuxième antenne (120) étant logée dans un espace délimité par la première antenne (110) et étant apte à communiquer en champ proche avec ledit équipement d’utilisateur (20) en étant commandée par un deuxième circuit de commande (142), indépendant du premier circuit de commande (141),
- une unité de contrôle (140) comprenant ledit premier circuit de commande (141) et ledit deuxième circuit de commande (142) et étant configurée pour activer ledit premier circuit de commande (141) et ledit deuxième circuit de commande (142) de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par la première antenne (110) et par la deuxième antenne (120), pour mesurer une valeur d’au moins un paramètre de la première antenne (110) et une valeur d’au moins un paramètre de la deuxième antenne (120), pour comparer la valeur mesurée pour la première antenne (110) à une première valeur de référence, pour comparer la valeur mesurée pour la deuxième antenne (120) à une deuxième valeur de référence et pour détecter un équipement d’utilisateur (20) sur le support (2) lorsque la valeur mesurée pour la première antenne (110) dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour la deuxième antenne (120) dépasse la deuxième valeur de référence et pour démarrer une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur (20) ou une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur (20). - Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel le facteur de qualité de l’ensemble formé par la deuxième antenne (120) et le deuxième circuit de commande (142) est supérieur à 50.
- Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le facteur de qualité de l’ensemble formé par la première antenne (110) et le premier circuit de commande (141) est inférieur à 30.
- Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première antenne (110) et la deuxième antenne (120) sont agencées de manière concentrique.
- Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une troisième antenne (130) pour la charge à induction.
- Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit de commande (141) est configuré pour réaliser une adaptation d’impédance de la première antenne (110).
- Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième circuit de commande (142) est configuré pour réaliser une adaptation d’impédance de la deuxième antenne (120).
- Véhicule (1) automobile comprenant un dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un équipement d’utilisateur (20) électronique portable configuré pour être chargé par induction par ledit dispositif (10) et/ou pour communiquer en champ proche avec ledit dispositif (10).
- Procédé de détection d’un équipement d’utilisateur (20) électronique portable pour sa charge par induction et/ou pour une communication en champ proche, ledit procédé, mis en œuvre par un dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes de :
- activation du premier circuit de commande (141) et du deuxième circuit de commande (142) de manière alternative afin de commander l’émission de signaux de détection respectivement par la première antenne (110) et par la deuxième antenne (120),
- mesure d’une valeur d’au moins un paramètre de la première antenne (110) et d’une valeur d’au moins un paramètre de la deuxième antenne (120),
- comparaison de la valeur mesurée pour la première antenne (110) à une première valeur de référence et de la valeur mesurée pour la deuxième antenne (120) à une deuxième valeur de référence,
- détection d’un équipement d’utilisateur (20) sur le support (2) lorsque la valeur mesurée pour la première antenne (110) dépasse la première valeur de référence ou lorsque la valeur mesurée pour la deuxième antenne (120) dépasse la deuxième valeur de référence,
- démarrage d’une phase de charge par induction de l’équipement d’utilisateur (20) ou d’une phase de communication en champ proche avec l’équipement d’utilisateur (20). - Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon la revendication précédente.
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| US20200412413A1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-12-31 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Detection of nfc devices |
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2021
- 2021-09-02 FR FR2109191A patent/FR3121755A1/fr active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20221014 |
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| RX | Complete rejection |
Effective date: 20230623 |
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| TP | Transmission of property |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE Effective date: 20230807 |