WO1987000129A1 - Alimentation en energie electrique de circuits sur la roue pour un dispositif de surveillance des pneumatiques - Google Patents
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- Pulse signal means a rectangular wave whose "parameters" carrying the measurements of the observed magnitudes are the width of the period during which this signal is in the high state, and the width of the period during which this signal is at the low state, or even one of these two widths and the
- FIG. 3 shows an alternative embodiment of the circuit shown in FIG. 2.
- the rectification diodes Di, Da, 3, D also constitute, with the capacitor Ci and the zener diode (see FIG. 2), a means of suppressing overvoltages during the interruption of the current in coil 2.
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Abstract
Le dispositif de surveillance des pneumatiques comporte, sur la roue, un étage convertisseur élaborant un signal électrique porteur de la mesure de la pression et/ou de la température et un étage de transmission dudit signal vers le véhicule. Afin de minimiser la consommation en énergie électrique sur la roue, un transistor à effet de champ ou bipolaire (62) déconnecte les circuits pendant la transmission d'énergie du véhicule vers la roue par couplage inductif. D'autre part et toujours pour minimiser la consommation d'énergie électrique, on ne transmet que la position des fronts montants et descendants dudit signal électrique, de forme impulsionnelle, en ne connectant la bobine (2) de transmission à la source d'énergie (condensateur C1) qu'au passage desdits fronts grâce à des transistors à effet de champ ou bipolaires (81 et 82) associés à un circuit de pilotage.
Description
ALIMENTATION EN ENERGIE ELECTRIQUE DE CIRCUITS SUR LA ROUE POUR UN DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DES PNEUMATIQUES
La présente invention concerne les dispositifs de surveillance de l'état de pneumatiques. Plus particuliè- reaent, elle se rapporte aux systèmes d'alimentation en énergie des différents étages de ceux de ces dispositifs qui disposent d'une réserve d'énergie électrique sur la roue.
Le comportement d'un pneumatique est complexe ; on ne peut en réduire la surveillance à la simple détection d'un ou de plusieurs seuils. Il importe donc de pouvoir transmettre la mesure d'une ou de plusieurs grandeurs obser¬ vées sur la roue, mobile en rotation, vers le châssis du véhiculé et ce, de préférence pour toute position angulaire de la roue. Lorsque l'on utilise des composants actifs sur la roue pour effectuer les mesures nécessaires, il est indispensable de prévoir une alimentation en énergie sur la roue. L'énergie requise peut être fournie soit par une pile, soit par un condensateur de capacité suffisante, chargé par tout moyen approprié. On trouve un exemple d'utilisation d'une pile dans le dispositif de surveillance de pneumatiques proposé par la demande de brevet FR 2 529 513. On trouve un exemple de charge de condensa¬ teur dans le brevet EP 45 401 où l'énergie élecrique est transmise depuis le châssis vers la roue par couplage inductif entre deux bobines fixées l'une au châssis, l'autre à la roue.
Dans un dispositif de surveillance de pneumatiques du type comportant des composants actifs, on peut distingue sur la roue un étage de stockage de l'énergie (pile ou condensateur avec ses moyens de charge) , un étage conver¬ tisseur chargé de transformer la valeur des grandeurs mesurées en signal électrique, et un étage de transmission dudit signal. Cet étage de transmission est un étage de puissance par comparaison avec l'étage convertisseur, c'est-à-dire,, un étage utilisant une énergie électrique suffisamment importante pour assurer la transmission dudit signal de la roue vers le châssis en général par couplage inductif.
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Quel que soit le sytème de stockage de l'énergie employé, il importe de minimiser autant que possible la consommation d'énergie électrique sur la roue. Cela est important si l'on a prévu une alimentation par pile, pour éviter de devoir la remplacer prématurément, et cela devient tout à fait crucial si le dispositif puise son énergie dans un condensateur. Les précautions classiques utilisées jusqu'à présent se limitent la plupart du temps à utiliser des composants à faible consommation d'énergie, par exemple en technologie CMOS.
Le but de la présente invention est d'assurer une utilisation aussi rationnelle que possible de l'énergie disponible sur la roue.
Un premier objectif de l'invention est de permettt-e une charge optimale et aussi rapide que possible d'un condensateur jouant le rôle de réservoir d'énergie lorsqu'il est chargé par de l'énergie élecrique envoyée depuis le châssis du véhicule vers la roue par couplage inductif. Selon l'invention, le système d'alimentation en énergie des circuits électriques fixés à la roue dans un dispositif de surveillance de pneumatiques d'un véhicule, la transmission d'énergie depuis le châssis du véhicule vers la roue étant réalisée par couplage inductif entre deux bobines, l'une liée au châssis, l'autre à la roue, le stockage de l'énergie étant réalisé par au moins un conden¬ sateur alimenté par la bobine liée à la roue via un redres¬ seur, ledit condensateur alimentant en énergie lesdits circuits électriques, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de déconnecter lesdits circuits pendant la phase de transmission d'énergie depuis le châssis vers la roue.
Dans un second objectif de l'invention, quel que soit le moyen de stockage de l'énergie électrique, mais dans le cas où le signal à transmettre est impulsionnel, on cherche à assurer la transmission dudit signal en consommant un minimum d'énergie. On entend par "signal impulsionnel" une onde rectangulaire dont les "paramètres" portant les mesures des grandeurs observées sont la largeur de la période pendant laquelle ce signal est à l'état haut, et la largeur de la période pendant laquelle ce signal est à l'état bas, ou bien encore l'une de ces deux largeurs et le
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rapport cyclique du signal.
Selon l'invention, le βytème d'alimentation en énergie de la bobine fixée à la roue dans un dispositif de surveillance de pneumatiques d'un véhicule, l'énergie élec- trique nécessaire étant accumulée par des moyens de sto¬ ckage, le dispositif de surveillance comportant un étage convertisseur servant à la détection et au codage sous form d'un signal impulsionnel de la valeur d'au moins une grandeur mesurée, le dispositif comportant en outre un étag de transmission dudit signal impulsionnel basé sur le couplage inductif entre deux bobines fixées l'une à la roue l'autre au châssis du véhicule est caractérisé en ce que l'étage de transmission comporte des moyens pour connecter lesdits moyens de stockage à la bobine solidaire de la roue lorsque ledit signal impulsionnel présente un front montant ou un front descendant et déconnecter lesdits moyens de stockage à tout autre moment.
Les dessins annexés permettent de mieux comprendre l'invention et d'en saisir tous les avantages. La figure 1 schématise l'implantation d'un dispo¬ sitif de surveillance de pneumatiques.
La figure 2 montre un schéma synoptique d'une mise en oeuvre de l'invention.
Les figures 2a à 2d montrent les chronogrammes des principaux signaux expliquant le fonctionnement du circuit de la figure 2.
La figure 3 montre une variante de réalisation du circuit représenté à la figure 2.
La figure 4 montre un schéma synoptique d'une aut mise en oeuvre de l'invention.
Les figures 4a à 4e donnent les chronogrammes des principaux signaux expliquant le fonctionnement du circuit de la figure 4.
La figure 5 montre une variante de réalisation du circuit représenté à la figure 4.
Les figures 5a à 5d donnent les chronogrammes des principaux signaux expliquant le fonctionnement du circuit représenté à la figure 5.
La figure 1 illustre de manière non limitative l'implantation des éléments d'un dispositif de surveillanc où l'on a prévu sur la roue 1 une bobine 2 concentrique à celle-ci, un ensemble disposé dans un boîtier 3 comprenant
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au moins un condensateur pour accumuler de l'énergie élec¬ trique transmise depuis le châssis du véhicule par couplage inductif, un étage convertisseur, un étage de transmission' connecté à la même bobine. Sur la partie non mobile en rotation, on peut trouver soit une seule bobine servant à: la fois à la transmission d'énergie électrique vers la roue et à la réception du signal codé reçu de la roue, soit deux bobines, l'une 41 servant à la transmission d'énergie, l'autre 42 à la réception du signal. Les tolérances de positionnement desdites bobines sont assez larges. Cepen¬ dant, il est indispensable que la bobine 2 soit concentrique à la roue 1 pour que le couplage ne soit pas fonction de la position angulaire de ladite roue 1.
A la figure 2, on voit la bobine 2 connectée entre les points A et B, un premier pont redresseur Di , D2 , D3 et D. , une diode zéner et un condensateur Ci de capacité importante, par exemple 100 iU.F, destiné à servir de réser¬ voir d'énergie électrique. Le pont redresseur Di , D2 , Ds et De alimente une branche de circuit RC à très faible constante de temps, par comparaison à la constante de temps de charge du condensateur Ci . Une branche comportant la résitance r permet la décharge du condensateur C de la branche de circuit RC. Un comparateur 61 permet de détecter l'état de charge ou de décharge du condensateur C. Le comparateur actionne des moyens formant interrupteur, par exemple un transistor à effet de champ 62 pour connecter ou déconnecter les circuits électriques disposés dans la roue. Dans cet exemple, lesdits circuits comportent un circuit de codage délivrant un signal impulsionnel formant étage convertisseur tel que celui décrit dans la demande de brevet FR 85/10515 déposée par la demanderesse. On peut ensuite trouver un étage de transmission du signal impulsionnel tel que celui schématisé à la figure 4.
La figure 2a montre le signal VAB disponible aux. bornes de la bobine 2. Il s'agit par exemple d'un signal sinusoïdal à 20kHz. La figure 2b montre la tension Vci disponible aux bornes du condensateur Ci après redressement et écrêtage par la diode zéner. La figure 2c montre la tension Vc observée par le comparateur 61. Le circuit RC se caractérise par une faible constante du temps, et l'onde électrique a un fort taux d'ondulation. Par le comparateur 61, on repère le dépassement par la tension Vc d'un certain
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seuil, ce qui permet de rendre bloquant le transistor à effet de champ 62 (en substitution, on peut utiliser un transistor bipolaire) pendant la phase de charge du condensateur Ci. Grâce à ce système d'alimentation, oh évite de consommer de l'énergie électrique dans les circuit de roue pendant la phase de transmission d'énergie. En effet, il est plus facile d'exploiter le signal impulsionne reçu pendant une période où l'on ne transmet pas d'énergie car ainsi on évite la superpositon des signaux électriques.' Si l'on n'exploite pas le signal impulsionnel porteur des mesures pendant la transmission d'énergie, l'énergie consom mée par un circuit de codage et un étage de transmission le serait en pure perte, ce qui retarderait inutilement le moment où le condensateur Ci atteindrait une charge maximale.
On a représenté à la figure 3 une variante de réalisation du circuit précédemment décrit, où l'on stocke l'énergie électrique sur 2 condensateurs : l'un Ciι (de capacité importante, par exemple de quelques dizaines de tF) destiné à alimenter les composants analogiques du circuit électrique monté sur la roue, et l'autre C12 (d'une capacité de l'ordre du nF, ce qui en assure la charge rapide) est destiné à alimenter le ou les étages logiques assurant le pilotage dudit circuit électrique. La charge d condensateur C11 est assurée par un redressement simple alternance grâce à la diode Di et à la diode zéner Dz . De même, la charge du condensateur C12 est assurée par la diod D2 et la diode zéner Dz2. L'écrêtage de la tension de chacun des condensateurs C 1 et C12 est assuré par la diode zéner du redresseur chargeant l'autre condensateur, respec¬ tivement par D_2 et Dz . La détection de la phase de transmission d'énergie se fait d'une manière similaire à ce qui a été décrit ci-dessus et il est inutile d'en reprendre la description. Une autre application de ce principe de suppressio de toute consommation d'énergie inutile se trouve concré¬ tisée dans le sytème d'alimentation de l'étage de trans- miβsion illustré par la figure 4. L'étage convertisseur es connecté à une branche B2C2 ainsi qu'à un inverseur 71, lui-même connecté à une branche R3C3. Une porte "NON ET" 7 reçoit les signaux disponibles aux points C (figure 4b) et (figure 4c), ces signaux étant respectivement la dérivée du
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signal impulsionnel Vo délivré par le convertisseur (voir fig. 4a) et la dérivée, du signal impulsionnel inversé, toutes deux décalées selon l'axe des ordonnées de la valeur de la tension d'alimentation. Les pics tendant à dépasser la tension d'alimentation sont toutefois écrêtés par la diode zéner (voir Fig. 2). Les traits interrompus aux figures 4b et 4c représentent le niveau de détection par la porte "NON ET" 72. La porte "NON ET" 72 délivre un signal de commande de moyens formant interrupteur pour connecter et déconnecter la bobine 2 au moyen de stockage de l'énergie électrique, à savoir une pile ou comme dans cet exemple, un condensateur. Lesdits moyens formant interrupteur peuvent' être constitués par des transistors à effet de champ dont . l'un 81 est commandé par le signal de sortie de la porte "NON ET" (figure 4d) , et l'autre 82, par ce même signal inversé (figure 4e) par l'inverseur 73. On peut également' employer des transistors bipolaires.
Dans la configuration décrite à la figure 2, les diodes de redressement Di , Da , 3 , D« constituent aussi, avec le condensateur Ci et la diode zéner (voir figure 2), un moyen de suppression des surtensions lors de l'interruption du courant dans la bobine 2.
Le signal impulsionnel Vo porte, sous forme codée, la valeur de la ou des grandeurs mesurées dans le pneu. Dans le cas où l'étage convertisseur est un circuit de codage selon la demande de brevet FR 85/10515, la tempéra-: ture est représentée par la largeur d'impulsion (T = KiTo )
To et la pression par le rapport cyclique (p = K2 —— )
TP
Il faut donc mesurer des intervalles de temps. Il suffit donc de transmettre, de la roue vers le châssis, la position des fronts montants et celle des fronts descen¬ dants. En prenant les mesures convenables pour que la période TP soit toujours plus grande que la période To , - le décodeur sur le véhicule peut se synchroniser même si la position de chaque front est transmise de la même manière. ' C'est pourquoi le sytème d'alimentation en énergie selon l'invention prévoit de connecter le condensateur à la bobine juste le temps qu'il faut pour transmettre la position de
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chaque front du signal Vo . Ainsi, cet étage de transmission qui doit faire apparaître aux bornes de la bobine 2 une onde électrique de puissance importante pour que le signal codé puisse être induit à un niveau suffisant dans la bobine 42 liée au châssis du véhicule, atteint ce but en consommant un minimum d'énergie : il n'y a consommation importante qu'à chaque occurence d'un front et non pas pendant toute la durée de la période To . Puisque les impulsions transmises' sont toutes de même polarité, elles seront détectées au niveau du décodeur sur le véhicule par le même composant électronique. On évite donc l'influence perturbatrice des dispersions de fabrication, ce qui constitue un autre avan¬ tage du βytèae selon l'invention.
En variante, la transmission des fronts (montants et descendants) du signal impulsionnel Vo délivré par le convertisseur peut se faire comme représentée par les figures 5, 5a, 5b, 5c et 5d. Le signal Vo (figure 5a) est appliqué à la branche RsCs. Le comparateur 710 reçoit en entrée inverseuse une tension de référence Vrcf et en entré non inverseuse une tension V+ dont le chronogramme est représenté à la figure 5b. Le comparateur 710 délivre un signal Wo tel que représenté à la figure 5c, de même forme que Vo mais déphasé. Le retard du signal Wo par rapport au signal Vo est fonction du choix des éléments Rs et Ce , qui doit être tel que ce retard soit notablement plus petit que la largeur To d'une impulsion de Vo . Une porte "OU EXCLUSIF" 720 reçoit d'une part Vo et d'autre part Wo et délivre un signal X' à l'état haut seulement lorsque l'un o l'autre (mais pas les deux en même temps) des signaux Vo ou Wo est à l'état haut. Ce signal X' se prête à la commande de moyens formant interrupteurs tels que les transistors 81 et 82.
FEUILLE DE REMPUtCg ENT
Claims
1. Système d'alimentation en énergie des circuits électriques fixés à la roue dans un dispositif de surveil¬ lance de pneumatiques d'un véhicule, la transmission d'éner- gie depuis le châssis du véhicule vers la roue étant réa¬ lisée par couplage inductif. entre deux bobines, l'une liée au châssis, l'autre à la roue, le stockage de l'énergie étant réalisé par au moins un condensateur alimenté par la bobine liée à la roue via un redresseur, ledit condensateur alimentant en énergie lesdits circuits électriques caracté¬ risé en ce qu'il comporte des moyens permettant de déconnec¬ ter lesdits circuits pendant la phase de transmission d'énergie depuis le châssis vers la roue.
2. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une branche de circuit RC à très faible cons- ' tante de temps, ladite branche étant alimentée par ladite, bobine liée à la roue via un redresseur, une branche résisr- tive permettant la décharge du condensateur de ladite branche RC, et un comparateur permettant de détecter l'état de charge du condensateur de ladite branche RC, ledit comparateur actionnant des moyens formant interrupteur pour connecter ou déconnecter lesdits circuits.
3. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le stockage de l'énergie est réalisé par deux condensateurs dont l'un alimente les étages logiques desdits circuits électriques, et l'autre alimente les parties analogiques dudit circuit.,
4. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 3*, caractérisé en ce que l'écrêtage de la tension de chacun desdits deux condensateurs est assuré par une diode zéner utilisée également comme élément redresseur pour la charge de l'autre desdits deux condensateurs.
5. Système d'alimentation en énergie de la bobine fixée à la roue dans un. dispositif de surveillance de pneu¬ matiques d'un véhicule, l'énergie électrique nécessaire étant accumulée par des moyens de stockage, le dispositif de surveillance comportant un étage convertisseur servant à la détection et au codage sous forme d'un signal impulsionnel' de la valeur d'au moins une grandeur mesurée, le dispositif comportant en outre un étage de transmission dudit signal
FEUILLE DE REMPLACEMENT impulsionnel basé sur le couplage inductif entre deux bobines fixées l'une à la roue, l'autre au châssis du véhicule, caractérisé en ce que l'étage de transmission comporte des moyens pour connecter lesdits moyens de stockage à la bobine solidaire de la roue lorsque ledit signal impulsionnel présente un front montant ou un front descendant et déconnecter lesdits moyens de stockage à tout autre moment.
6. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour connecter comportent une porte "NON ET" recevant en entrées la dérivée du signal impulsionnel et la dérivée du signal impulsionnel inversé, délivrant en sortie un signal de commande de moyens formant interrupteur pour connecter et déconnecter lesdits moyens de stockage.
7. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour connecter comportent un circuit à retard délivrant ledit signal impulsionnel déphasé, et une porte "OU EXCLUSIF" recevant en entrées d'une part ledit signal impulsionnel, et d'autre part ledit signal impulsionnel déphasé, et délivran en sortie un signal de commande des moyens formant interru¬ pteur pour connecter et déconnecter lesdits moyens de stockage.
8. Système d'alimentation en énergie selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens formant interrupteur sont constitués par des transis tors à effet de champ.
9. Système d'alimentation en énergie selon l'une • des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens formant interrupteur sont constitués par des tran¬ sistors bipolaires.
10. Système d'alimentation en énergie selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage sont constitués par une pile.
11. Système d'alimentation en énergie selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage sont constitués par un condensateur.
FEUILLE DE REMPLACEMENT
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