WO2020011830A1 - Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule,comportant un circuit adaptateur d'impédance d'antenne à deux modes - Google Patents

Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule,comportant un circuit adaptateur d'impédance d'antenne à deux modes Download PDF

Info

Publication number
WO2020011830A1
WO2020011830A1 PCT/EP2019/068495 EP2019068495W WO2020011830A1 WO 2020011830 A1 WO2020011830 A1 WO 2020011830A1 EP 2019068495 W EP2019068495 W EP 2019068495W WO 2020011830 A1 WO2020011830 A1 WO 2020011830A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
impedance
measurement
sensor
antenna
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/068495
Other languages
English (en)
Inventor
Sébastien KESSLER
Mohamed Cheikh
Alexis Morin
Frédéric LATHIERE
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive France, Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive France
Publication of WO2020011830A1 publication Critical patent/WO2020011830A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0433—Radio signals
    • B60C23/0447—Wheel or tyre mounted circuits
    • B60C23/0452—Antenna structure, control or arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0433—Radio signals
    • B60C23/0447—Wheel or tyre mounted circuits
    • B60C23/0454—Means for changing operation mode, e.g. sleep mode, factory mode or energy save mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0433—Radio signals
    • B60C23/0447—Wheel or tyre mounted circuits
    • B60C23/0455—Transmission control of wireless signals
    • B60C23/0462—Structure of transmission protocol
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Definitions

  • Radio emission sensor for vehicle wheel comprising a two-mode antenna impedance adapter circuit
  • the invention relates to the field of electronic equipment for vehicles and relates more particularly to a radio emission sensor for a vehicle wheel, as well as a method for monitoring the rotation of a vehicle wheel.
  • Radio emission sensors for vehicle wheels are common devices, in particular in the automobile, which make it possible to inform the driver of the vehicle on various parameters relating to the wheel, such as the inflation pressure of the tire, or the temperature at inside the tire.
  • These sensors are generally fixed inside the tire of each wheel, on the rim.
  • These sensors measure one or more physical quantities, for example pressure and temperature, and transmit, to a central control unit located on board the vehicle, a radio signal representative of this measured physical quantity.
  • the central control unit then communicates with on-board electronic equipment to display the measured data to the driver and to display any alerts.
  • TPMS devices for Tire Pressure Monitoring System in English, meaning Tire Pressure Monitoring System
  • Tire Pressure Monitoring System are an example of devices which include such a radio emission sensor housed in each wheel of a vehicle.
  • Each of the TPMS sensors transmits data frames, which are trains of electromagnetic waves according to a specific protocol, specific to TPMS, to communicate to a central control unit, fixed in the body of the vehicle, the value of the pressure of the tires. .
  • Wheel radio emission sensors carry an electrical energy source to provide the energy necessary to carry out radio emissions.
  • electrical energy cells or batteries, for example.
  • the sensor is placed in the wheel and is therefore subjected to the centrifugal force created by the rotation of this wheel.
  • the mass of the sensor is therefore a critical parameter and the source of electrical energy represents a substantial mass which it is then advisable to reduce to a minimum.
  • the reduction in the mass of the electrical power source is preferably associated with measures to limit the electrical consumption of the wheel sensor in order to maintain an acceptable lifetime or autonomy for the electrical power source.
  • Patent application FR 3 018 649 describes such a radio emission sensor for a vehicle wheel, comprising means, such as an accelerometer, able to detect the rotation of the wheel in which the sensor is mounted. Thanks to the possibility of detecting the rotation of the wheel, measures can be taken to limit or adapt the radioelectric emissions from the sensor in order to reduce its electrical consumption.
  • a disadvantage of these solutions is that they require additional means, such as accelerometers or means for detecting the Earth's magnetic field, which must be included in the wheel sensor and which increase its mass and cost. Furthermore, these solutions are generally unreliable because they use electro-mechanical or sensitive organs to radiating magnetic noise, such as electrical distribution lines or low-frequency noise.
  • the object of the invention is to improve radio emission sensors for vehicle wheels by proposing such a sensor which, without requiring additional detection means, is suitable for monitoring the rotation of the wheel in order to reduce its electrical consumption.
  • the invention relates to a radio emission sensor for a vehicle wheel, suitable for measuring at least one physical quantity and for transmitting a radio signal representative of this measured physical quantity, the sensor comprising a measurement and emission circuit. , an antenna impedance adapter circuit, and an antenna circuit.
  • the sensor includes a sensitivity switch controlled by the measurement and emission circuit and adapted to switch the antenna impedance adapter circuit according to two modes:
  • the senor emits a radio signal according to a second pass band strictly less than the first pass band.
  • the measurement and transmission circuit includes a device for measuring the impedance of the antenna circuit.
  • Another object of the invention relates to a method for monitoring the rotation of a vehicle wheel, using the sensor described above. This process includes the following steps:
  • the static mode of the impedance adapter circuit makes it possible to probe the dielectric parameters of the sensor environment and thus makes it possible to detect changes such as those caused by a rotation of the wheel in which the sensor is mounted.
  • the detection of such changes is based solely on the radio emission means that the sensor already has to perform its main function, which is to emit a radio signal representative of a measured physical quantity. No additional device is required to provide a detection function, for example of wheel rotation, which helps to reduce the mass and cost of the wheel sensor.
  • the detections based on the survey of the dielectric parameters of the sensor environment are performed more reliably than known solutions because the static mode is sensitive to changes and is not affected by electromagnetic disturbances.
  • Static mode can be used during all vehicle parking phases, without transmitting any data frame (or a minimum).
  • the emission activity of the sensor is then very reduced, it just consists of detecting the next passage of the vehicle to a driving phase.
  • the dynamic mode can then be used during the vehicle's driving phase or for any normal activity in emission from the sensor.
  • the transmission of data frames is carried out only in dynamic mode. Power consumption is therefore greatly reduced during the extended stop phases, these phases allowing a reliable probing of the dielectric parameters of the environment and therefore a reliable detection of a change such as the rotation of the wheel.
  • the sensor according to the invention may include the following additional characteristics, alone or in combination: • when the antenna impedance adapter circuit is in static mode, the sensor transmits measurement frames, and the device for measuring the impedance of the antenna circuit performs a measurement of the impedance of the antenna circuit at each measurement frame;
  • the sensor transmits a measurement frame in static mode, between two data frames transmitted in dynamic mode;
  • the measurement and transmission circuit is adapted to switch the antenna impedance adapter circuit in dynamic mode when at least two successive measurements of the antenna circuit impedance have a deviation greater than a predetermined threshold;
  • the measurement and transmission circuit is adapted to switch the antenna impedance adapter circuit in static mode when at least two successive measurements of the antenna circuit impedance have a deviation below a predetermined threshold;
  • the antenna impedance adapter circuit includes:
  • the sensitivity switch is controlled so that, within the antenna impedance adapter circuit, the impedance adaptation is carried out:
  • the sensitivity switch is put in series with a resistor associated with one of the components of the impedance adapter circuit, so that the control of the sensitivity switch in order to switch to dynamic mode causes the resistor to be put in series and the corresponding component.
  • the method according to the invention may include the following additional steps, alone or in combination:
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle wheel equipped with the sensor according to the invention, and its environment
  • FIG. 2 is an electrical diagram of a sensor according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a graph illustrating the behavior of the impedance adapter circuit of the sensor of Figure 2, in static mode and in dynamic mode;
  • FIG. 4 is a graph illustrating the variation of the impedance of the antenna circuit of the sensor of Figure 2, when it is in static mode;
  • FIG. 5 shows histograms illustrating the wave frames transmitted by the sensor of Figure 2;
  • FIG. 6 is an electrical diagram of a sensor according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 schematically represents a vehicle wheel 1 and its environment.
  • the environment of the wheel is, in this simplified example, made up of the bodywork 2 (of which only the wheel arch which surrounds the wheel 1 is shown) and of the ground 3.
  • This schematic view illustrates the fact that a wheel 1 of vehicle is surrounded by a physical configuration of more or less conductive elements.
  • This physical configuration is composed of many elements, other than those shown here, both on the vehicle and on the ground 3 or the surrounding areas, these elements forming a whole with varied dielectric properties.
  • the vehicle wheel 1 comprises a rim 4, a tire 5, and a sensor 6 with radioelectric emission mounted on the rim 4, inside the tire 5, or mounted directly in the tire 5.
  • This sensor 6 measures the pressure, the temperature, or any other physical quantity, inside the tire 5.
  • the sensor 6 is capable of emitting a radio signal representative of this measured physical quantity. This radio signal transmission is made to a central control unit (not shown) mounted in the vehicle.
  • FIG. 1 also illustrates the fact that, when the wheel 1 rotates, the sensor 6 moves relative to the physical configuration surrounding the wheel 1. For example, during the rotation of the wheel 1, the sensor 6 can approach the bodywork 2 away from the ground 3, or move closer to the ground 3 away from the bodywork 2. The physical configuration therefore changes around the sensor 6 during the rotation of the wheel 1. This change in physical configuration caused by the rotation of wheel 1, can be detected by sensor 6.
  • FIG. 2 is an electrical schematic diagram of the sensor 6.
  • the sensor 6 comprises a measurement and transmission circuit 7, an antenna impedance adapter circuit 8, and an antenna circuit 9.
  • the measurement and transmission circuit 7 comprises an energy source 10 (for example an electric battery) as well as known means making it possible to carry out the measurements (pressure sensors, temperature sensors, etc.), to process the signal (microcontroller) and send this signal.
  • energy source 10 for example an electric battery
  • microcontroller microcontroller
  • a resistor 11 shown in circuit 7 schematically represents the impedance of this circuit 7.
  • the antenna circuit 9 is a conventional radio antenna, the function of which is to radiate the electromagnetic waves corresponding to the measurement signals to be emitted by the sensor 6.
  • This antenna is generally designed in the form of a circuit etched on a substrate, but can of course be carried out by any means known in the field of antennas, for example a frame type antenna produced by a loop of a conductor.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 is provided for carrying out the impedance adaptation between the measurement and transmission circuit 7 and the antenna circuit 9.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 comprises a stable sub-circuit 12 and a sensitive sub-circuit 13.
  • the structure of such a sub-circuit 12, 13 is known in the field of impedance matching and can be produced in various ways.
  • the two sub-circuits 12, 13 have the same structure and each consist of an inductor 14, 16 with, in parallel, two capacitors 15, 17, 18, 19.
  • the sensor 6 further comprises a sensitivity switch 20 which is, in the present example, made up of two switches 20A, 20B controlled jointly by the measurement and emission circuit 7.
  • the sensitivity switch 20 is controlled so that the antenna impedance adapter circuit 8, and by extension the sensor 6, can operate in two modes:
  • the stable sub-circuit 12 includes an inductor 14 and capacitors 15, 18 dimensioned in a conventional manner for an antenna adapter circuit.
  • the values of the inductance 14 and of the capacitors 15, 18 are thus chosen, in a known manner as regards impedance adaptation, as a function of the impedance 11 of the measurement and emission circuit 7 and that of the circuit. antenna 9, to obtain:
  • Q factor quality factor
  • the stable sub-circuit 12 is therefore designed in accordance with the rules of the art in terms of impedance matching.
  • the sensitive sub-circuit 13 comprises an inductance 16 and capacitors 17, 19 which are dimensioned for a purpose opposite to that of the stable sub-circuit 12.
  • the function of the sensitive sub-circuit 13 is not to favor the emission of data while being insensitive to disturbances of the environment, but on the contrary to present an increased sensitivity to the dielectric parameters of the environment, without any constraint relating to the transmission of the data.
  • the sensitive sub-circuit 13 is not intended to be used for data transmission but only for probing the dielectric parameters of the environment of the sensor 6.
  • the values of the inductance 16 and of the capacitors 17, 19 are thus chosen for a purpose contrary to what is usually practiced in terms of impedance matching. These values are chosen here, as a function of the impedance 11 of the measurement and emission circuit 7 and that of the antenna circuit 9, to obtain:
  • the components described can have the following values:
  • the first capacitance 15 can be worth 0.75 pF
  • the second capacitance 18 can be worth 1 pF
  • the inductor 14 can be worth 2.6 nH
  • the first capacitance 17 can be worth 5 pF
  • the second capacitance 19 can be worth 5.6 pF
  • the inductor 16 can be worth 1.5 nH.
  • the sensitivity to external electromagnetic disturbances of the sensitive sub-circuit 13 goes hand in hand with a sensitivity to the physical configuration external to the sensor 6.
  • the function of the sensitive sub-circuit 13 is therefore to monitor the dielectric configuration surrounding the sensor 6.
  • FIG. 3 is a graph illustrating the variation of the reflection coefficient S11 (parameter S11) of the antenna circuit 9 as a function of the transmission frequency F in GHz, in the dynamic mode and in the static mode described above.
  • a first curve 21 illustrates the variation of the coefficient S11 as a function of the frequency F when the sensor 6 is in dynamic mode
  • a second curve 22 illustrates the variation of the coefficient S11 as a function of the frequency F when the sensor 6 is in static mode .
  • the dotted line of the curve in FIG. 3 represents the value -3 dB for the parameter S11 and, for this value of the parameter S11, a first interval arrow 23 illustrates the width of the frequency band corresponding to the dynamic mode, and a second interval arrow 24 illustrates the width of the frequency band corresponding to the static mode.
  • FIG. 3 illustrates the behavior of the sensor 6 in its two operating modes: • in dynamic mode, the impedance adaptation being carried out by the stable sub-circuit 12 alone, the curve 21 corresponds to a low quality factor, a wide bandwidth 23, and an insensitivity to the environment;
  • the curve 22 corresponds to a high quality factor, a limited bandwidth 24, and a high sensitivity to the environment.
  • the measurement and emission circuit 7 further comprises an impedance measurement device 25 making it possible to exploit the sensitivity to the environment of the sensor 6.
  • the sensitivity of the sensor 6, when in static mode results in a variation of the impedance of the antenna circuit 9 when the physical configuration around the sensor 6 varies.
  • the impedance measurement device 25 is produced in a conventional manner, possibly with the aid of the microcontroller of the measurement and emission circuit 7. It can be an impedance measurement which is carried out during a radio transmission sequence, where the variation of the amplitude and the phase of the signal makes it possible to calculate the impedance to be measured.
  • the impedance measuring device 25 can also measure the reflection coefficient.
  • the impedance measurement device 25 can, as a variant, be produced by any sensor suitable for measuring impedance.
  • FIG. 4 is a graph representing the variation of the impedance Z of the antenna circuit 9 as a function of time t.
  • This figure illustrates an example of a change in configuration around the sensor 6 caused by a rotation of the vehicle wheel 1 on which the sensor 6 is mounted.
  • the wheel 1 is stationary (it does not rotate).
  • the impedance curve of the antenna circuit 9 therefore remains substantially stable.
  • the wheel 1 is rotated, which causes a significant variation in the impedance curve.
  • These variations are cyclical, the curve passing through a maximum corresponding for example to the passage of the sensor 6 closest to the body 2 of the vehicle, and by a minimum corresponding for example to the passage of the sensor 6 closest to the ground 3 (or vice - versa).
  • the impedance Z When between two measurements of the impedance Z (carried out by the impedance device 25), the impedance Z varies beyond a certain threshold (for example ⁇ 10%), the wheel rotation 1 is detected.
  • the values Z1 and Z2 shown in Figure 4 illustrate this interval ⁇ 10% of the impedance corresponding to time R.
  • the value Z1 is equal to the impedance at time R minus 10%
  • the value Z2 is equal to impedance at time R plus 10%.
  • Impedance values before time R are included in this interval, the wheel 1 being fixed.
  • the impedance curve leaves the interval (passing below the value Z1) and the rotation of the wheel 1 is then detected.
  • FIG. 5 schematically illustrates the progress of a method for monitoring the rotation of a vehicle wheel 1, implementing the sensor 6.
  • the vehicle wheel 1 is first of all stationary (parking phase E1 ), then starts to turn (driving phase E2), and finally becomes stationary (parking phase E3).
  • FIG. 5 illustrates by histograms the successive radioelectric emissions carried out by the sensor 6 over time.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 In the first phase E1, which is a parking phase, the antenna impedance adapter circuit 8 is in static mode and the sensor 6 is therefore sensitive to the dielectric parameters of its environment. In the static mode, the information of pressure, temperature, or other quantity measured by the sensor 6, is not required by the vehicle and the emissions of data frames, such as TPMS frames, are therefore stopped (or possibly very reduced), which saves the energy source 10.
  • an impedance measurement frame TM will be transmitted at regular intervals, for example every 15 seconds. This TM measurement frame is not intended to transmit information but only to perform an impedance measurement of the antenna circuit 9.
  • the TM measurement frame can for example be a simple carrier wave of very short duration (it can be less than one hundredth of the duration of a conventional information transmission frame).
  • a conventional TPMS protocol data frame intended to transmit the tire pressure value, can last 10 milliseconds and the TM measurement frame can last less than 0.1 milliseconds.
  • the measurement and transmission circuit 7 performs, by means of the impedance measurement device 25, an impedance measurement at each measurement frame TM transmitted.
  • Each impedance measurement 25 is compared to the previous one to detect whether a variation in the impedance has occurred beyond a predetermined interval (for example ⁇ 10%, as above).
  • the measurement and transmission circuit 7 then proceeds, in a conventional manner, to the radioelectric emissions necessary for the transmission to the vehicle of the values of the physical quantities measured (pressure, temperature, or other) according to the appropriate protocols, such as the TPMS protocol.
  • Conventional TD data frames are therefore transmitted by the sensor 6.
  • FIG. 5 schematically shows the TD data frames which are larger in amplitude and in duration than the measurement frames TM.
  • the circuit 7 periodically transmits a measurement frame TM and the concomitant impedance measurement. For this, after the transmission of a TD data frame, the sensor 6 again switches to static mode in order to produce a measurement frame TM, then returns to dynamic mode to carry out the transmission of the next TD data frame. , And so on.
  • the frequency of the measurement frames TM of this second phase E2 can be synchronized with the frequency of the data frames TD, a measurement frame TM intervening after each data frame TD, as shown in FIG. 5.
  • the frames of TM measurement can be performed at the same frequency as during the first phase E1 (for example every 15 seconds) by placing each TM measurement frame between two TD data frames.
  • FIG. 5 is not representative of the transmission frequencies of real frames: the measurement frames TM of the first phase E1 are produced every 15 seconds (for example), and the frequency of transmission of the data frames during the second phase E2 is much weaker, for example every 60 seconds.
  • each impedance measurement is compared to the previous one.
  • successive measurements essentially show a variation above the threshold (for example ⁇ 10%, as above).
  • the threshold for example ⁇ 10%, as above.
  • the sensor 6 detects that the wheel 1 has been fixed for a duration greater than a predetermined duration, for example 5 minutes. The sensor 6 then goes into static mode and remains there during the entire third phase E3 by operating as described for the first phase E1. As a variant, during the second phase E2, the sensor 6 does not emit a specific measurement frame TM. In this case, the measurement and transmission circuit 7 takes advantage of the TD data frames to carry out the impedance measurements. At each TD data frame, the impedance measuring device performs its measurement, which is compared to the previous one as described above.
  • the sensor 6 for each TD data frame, the sensor 6 remains in dynamic mode in order to transmit the data then, for example at the end of the TD data frame, in recent times, the sensor 6 goes into static mode and then performs the impedance measurement. The sensor 6 thus goes into static mode during the TD data frame to carry out the impedance measurements.
  • the TD data frame can also be extended by additional time if necessary.
  • FIG. 6 illustrates another embodiment of the sensor 6 with radioelectric emission for vehicle wheel 1.
  • the elements identical to the embodiment of Figure 2 are referenced with the same numbers.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 comprises only one sensitive circuit identical to the sensitive sub-circuit 13 in FIG. 2.
  • This sensitive circuit is composed, in the present example, of a inductance 16 and two capacitors 17, 19. During the static mode, the impedance adaptation is carried out by this sensitive circuit.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 comprises for this purpose a sensitivity switch 20 composed of: a switch 20C; and / or a switch 20D; and / or a switch 20E.
  • the switch 20C is associated with a resistor 26C cooperating with the first capacitor 17.
  • the switch 20D is associated with a resistor 26D cooperating with the second capacitor.
  • the switch 20E is associated with a resistor 26E cooperating with the inductor 16 .
  • Each switch 20C, 20D, 20E makes it possible to couple the corresponding resistor 26C, 26D, 26E in series with the corresponding component 16, 17, 19.
  • a single switch 20C, 20D, 20E, and its associated resistance is sufficient to make the antenna impedance adapter circuit 8 more stable, that is to say less sensitive, by increasing, on command, the resistivity of the associated component.
  • the sensitivity switch 20 is therefore here constituted by a single, two, or three switches 20C, 20D, 20E.
  • the switch (s) 20C, 20D, 20E are therefore controlled by the measurement and transmission circuit 7 in order to switch to dynamic mode by making the antenna impedance adapter circuit 8 insensitive to the dielectric parameters of the external environment.
  • resistors 26C, 26D, 26E can have a value of 10 to 20 W.
  • the measurement of the impedance of the antenna circuit 9 by the impedance measurement device 25 can consist in measuring the real part and the imaginary part of this impedance.
  • the comparison of the impedances measured for two successive measurements can be done by comparing the two real parts and the two imaginary parts between them. If one or both of these deviations is greater than the threshold (for example ⁇ 10%, as above), the sensor 6 switches to dynamic mode.
  • the antenna impedance adapter circuit 8 may be different from that described in the example. Those skilled in the art will be able to choose components allowing the impedance matching to be carried out according to the desired characteristics for the adapter circuit, described above, and relating to the static and dynamic modes, for a type of antenna used.
  • the sensitivity switch 20, and the switches constituting it, can be produced by any controlled switching means, such as transistors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Capteur (6) à émission radioélectrique pour roue de véhicule, adapté à mesurer au moins une grandeur physique et à émettre un signal radioélectrique représentatif de cette grandeur physique mesurée, le capteur comportant un circuit (7) de mesure et d'émission, un circuit adaptateur (8) d'impédance d'antenne, et un circuit d'antenne (9), le capteur comportant un commutateur de sensibilité (20) commandé par le circuit de mesure et d'émission et adapté à commuter le circuit adaptateur d'impédance d'antenne selon deux modes : • un mode dynamique dans lequel le capteur émet ledit signal radioélectrique représentatif de la grandeur physique mesurée, ce signal comportant des trames de données émises selon une première bande passante et un premier facteur de qualité; et • un mode statique dans lequel le capteur émet un signal radioélectrique selon une deuxième bande passante inférieure ou égale à la première bande passante, et selon un deuxième facteur de qualité plus élevé que le premier facteur de qualité.

Description

Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule, comportant un circuit adaptateur d’impédance d’antenne à deux modes
L’invention concerne le domaine des équipements électroniques pour véhicules et vise plus particulièrement un capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule, ainsi qu’un procédé de surveillance de la rotation d’une roue de véhicule.
Les capteurs à émission radioélectrique pour roue de véhicule sont des dispositifs courants, notamment dans l’automobile, qui permettent de renseigner le conducteur du véhicule sur divers paramètres relatifs à la roue, comme la pression de gonflage du pneumatique, ou la température à l'intérieur du pneumatique. Ces capteurs sont généralement fixés à l'intérieur du pneumatique de chaque roue, sur la jante. Ces capteurs mesurent une ou plusieurs grandeurs physiques, par exemple la pression et la température, et émettent, à destination d’une unité centrale de commande située à bord du véhicule, un signal radioélectrique représentatif de cette grandeur physique mesurée. L’unité centrale de commande communique ensuite avec les équipements électroniques du bord pour afficher les données mesurées à destination du conducteur et pour afficher d’éventuelles alertes.
Les dispositifs TPMS (pour « Tire Pressure Monitoring System » en anglais, signifiant Système de Surveillance de la Pression des Pneumatiques) sont un exemple de dispositifs qui comportent un tel capteur à émission radioélectrique logés dans chaque roue d’un véhicule. Chacun des capteurs TPMS émet des trames de données, qui sont des trains d’ondes électromagnétiques selon un protocole déterminé, propre au TPMS, pour communiquer à une unité centrale de commande, fixée dans le corps du véhicule, la valeur de la pression des pneumatiques.
Les capteurs à émission radioélectrique de roue embarquent une source d’énergie électrique pour fournir l’énergie nécessaire à la réalisation des émissions radioélectriques. Lors de la conception d’un tel capteur de roue, une attention particulière est portée sur le dimensionnement de ces sources d’énergie électrique (piles ou batteries, par exemple). Le capteur est placé dans la roue et est donc soumis à la force centrifuge créée par la rotation de cette roue. La masse du capteur est donc un paramètre critique et la source d’énergie électrique représente une masse conséquente qu’il est alors opportun de réduire au minimum. La réduction de la masse de la source d’énergie électrique est de préférence associée à des mesures pour limiter la consommation électrique du capteur de roue afin de maintenir une durée de vie ou une autonomie acceptables pour la source d’énergie électrique.
La demande de brevet FR 3 018 649 décrit un tel capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule, comportant des moyens, tels qu’un accéléromètre, aptes à détecter la rotation de la roue dans laquelle le capteur est monté. Grâce à la possibilité de détecter la rotation de la roue, des mesures peuvent être prises pour limiter ou adapter les émissions radioélectriques du capteur en vue de réduire sa consommation électrique.
D’autres solutions connues prévoient d’utiliser, dans les capteurs de roue, des moyens de détection du champ magnétique terrestre pour détecter la rotation de roue et ainsi choisir, par exemple, de limiter les émissions radioélectriques lorsque le véhicule est en phase de stationnement, en vue de réduire la consommation électrique du capteur.
Un inconvénient de ces solutions est qu’elles nécessitent des moyens supplémentaires, tels que des accéléromètres ou moyens de détection du champ magnétique terrestre, qui doivent être inclus dans le capteur de roue et qui augmentent sa masse et son coût. Par ailleurs, ces solutions sont globalement peu fiables car elles mettent en oeuvre des organes électro-mécaniques ou sensibles aux bruits magnétiques rayonnants, tels que les lignes de distribution électrique ou les bruits basse-fréquence.
L’invention a pour but d’améliorer les capteurs à émission radioélectrique pour roue de véhicule en proposant un tel capteur qui, sans nécessiter de moyens de détection supplémentaires, est adapté à surveiller la rotation de la roue en vue de réduire sa consommation électrique.
A cet effet, l’invention vise un capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule, adapté à mesurer au moins une grandeur physique et à émettre un signal radioélectrique représentatif de cette grandeur physique mesurée, le capteur comportant un circuit de mesure et d’émission, un circuit adaptateur d’impédance d’antenne, et un circuit d’antenne. Le capteur comporte un commutateur de sensibilité commandé par le circuit de mesure et d’émission et adapté à commuter le circuit adaptateur d’impédance d’antenne selon deux modes :
• un mode dynamique dans lequel le capteur émet ledit signal radioélectrique représentatif de la grandeur physique mesurée, ce signal comportant des trames de données émises selon une première bande passante et un premier facteur de qualité ; et
• un mode statique dans lequel le capteur émet un signal radioélectrique selon une deuxième bande passante inférieure ou égale à la première bande passante, et selon un deuxième facteur de qualité plus élevé que le premier facteur de qualité.
De préférence, dans le mode statique, le capteur émet un signal radioélectrique selon une deuxième bande passante strictement inférieure à la première bande passante. Selon un mode de réalisation, le circuit de mesure et d’émission comporte un dispositif de mesure de l’impédance du circuit d’antenne.
Un autre objet de l’invention vise un procédé de surveillance de la rotation d’une roue de véhicule, mettant en oeuvre le capteur décrit ci-dessus. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
• lorsque le véhicule est en phase de stationnement, émettre, en mode statique, uniquement des trames de mesure et réaliser une mesure de l’impédance du circuit d’antenne à chaque émission d’une trame de mesure ;
• comparer chaque mesure d’impédance à la précédente ;
• lorsque au moins deux mesures d’impédance successives ont un écart supérieur à un seuil prédéterminé, commander le commutateur de sensibilité pour passer en mode dynamique.
Le mode statique du circuit adaptateur d’impédance permet de sonder les paramètres diélectriques de l’environnement du capteur et permet ainsi de détecter des changements tels que ceux provoqués par une rotation de la roue dans laquelle le capteur est monté. La détection de tels changements est basée uniquement sur les moyens d’émission radioélectrique que le capteur possède déjà pour assurer sa fonction principale qui est d’émettre un signal radioélectrique représentatif d’une grandeur physique mesurée. Aucun dispositif supplémentaire n’est requis pour assurer une fonction de détection, par exemple de la rotation de la roue, ce qui contribue à réduire la masse et le coût du capteur de roue.
De plus, les détections basées sur le sondage des paramètres diélectriques de l’environnement du capteur sont réalisées de manière plus fiable que les solutions connues car le mode statique est sensible aux changements et n’est pas impacté par les perturbations électromagnétiques. Le mode statique peut être utilisé pendant toutes les phases de stationnement du véhicule, sans transmettre aucunes trame de données (ou un minimum). L’activité en émission du capteur est alors très réduite, elle consiste juste à détecter le prochain passage du véhicule à une phase de roulage. Le mode dynamique peut alors être utilisé en phase de roulage du véhicule ou pour toute activité normale en émission du capteur. Les émissions de trames de données sont réalisées uniquement en mode dynamique. La consommation électrique est donc fortement réduite pendant les phases d’arrêt prolongé, ces phases permettant un sondage fiable des paramètres diélectriques de l’environnement et donc une détection fiable d’un changement tel que la rotation de roue.
Le capteur selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : • lorsque le circuit adaptateur d’impédance d’antenne est en mode statique, le capteur émet des trames de mesure, et le dispositif de mesure de l’impédance du circuit d’antenne réalise une mesure de l’impédance du circuit d’antenne à chaque trame de mesure ;
• le capteur émet une trame de mesure en mode statique, entre deux trames de données émises en mode dynamique ;
• le circuit de mesure et d’émission est adapté à commuter le circuit adaptateur d’impédance d’antenne en mode dynamique lorsque au moins deux mesures successives d’impédance du circuit d’antenne ont un écart supérieur à un seuil prédéterminé ;
• le circuit de mesure et d’émission est adapté à commuter le circuit adaptateur d’impédance d’antenne en mode statique lorsque au moins deux mesures successives d’impédance du circuit d’antenne ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé ;
• le circuit adaptateur d’impédance d’antenne comporte :
- un sous-circuit stable adapté aux émissions en mode dynamique ;
- un sous-circuit sensible adapté aux émission en mode statique ;
• le commutateur de sensibilité est commandé pour que, au sein du circuit adaptateur d’impédance d’antenne, l’adaptation d’impédance soit réalisée :
- uniquement par le sous-circuit stable durant le mode dynamique ; et
- uniquement par le sous-circuit sensible durant le mode statique ;
• le commutateur de sensibilité est mis en série avec une résistance associée à l’un des composants du circuit adaptateur d’impédance, de sorte que la commande du commutateur de sensibilité en vue du passage en mode dynamique provoque la mise en série de la résistance et du composant correspondant.
Le procédé selon l’invention peut comporter les étapes additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :
• lorsque le véhicule est en phase de roulage, émettre, en mode dynamique, lesdites trames de données ;
• entre deux trames de données émises en mode dynamique : passer en mode statique ; émettre une trame de mesure ; et réaliser une mesure de l’impédance du circuit d’antenne ;
• comparer chaque mesure d’impédance du circuit d’antenne à la précédente ; • lorsque au moins deux mesures d’impédance successives ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé, et ce pendant une durée prédéterminée, commander le commutateur de sensibilité pour passer en mode statique ; ou
• lorsque le véhicule est en phase de roulage, émettre, en mode dynamique, lesdites trames de données et réaliser, en mode dynamique, une mesure de l’impédance du circuit d’antenne à chaque émission d’une trame de données ;
• comparer chaque mesure d’impédance du circuit d’antenne à la précédente ;
• lorsque au moins deux mesures d’impédance successives ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé, et ce pendant une durée prédéterminée, commander le commutateur de sensibilité pour passer en mode statique.
Des exemples préférés de réalisation de l’invention vont maintenant être décrits en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une roue de véhicule équipée du capteur selon l’invention, et son environnement ;
- la figure 2 est un schéma électrique d’un capteur selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 3 est un graphique illustrant le comportement du circuit adaptateur d’impédance du capteur de la figure 2, en mode statique et en mode dynamique ;
- la figure 4 est un graphique illustrant la variation de l’impédance du circuit d’antenne du capteur de la figure 2, lorsqu’il est en mode statique ;
- la figure 5 représente des histogrammes illustrant les trames d’ondes transmises par le capteur de la figure 2 ;
- la figure 6 est un schéma électrique d’un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 1 représente schématiquement une roue 1 de véhicule et son environnement. L’environnement de la roue est, dans cet exemple simplifié, constitué de la carrosserie 2 (dont seul le passage de roue qui entoure la roue 1 est représenté) et du sol 3. Cette vue schématique illustre le fait qu’une roue 1 de véhicule est entourée d’une configuration physique d’éléments plus ou moins conducteurs. Cette configuration physique est composée de nombreux éléments, autres que ceux représentés ici, aussi bien sur le véhicule que sur le sol 3 ou les alentours, ces éléments formant un ensemble aux propriétés diélectriques variées.
La roue 1 de véhicule comporte une jante 4, un pneumatique 5, et un capteur 6 à émission radioélectrique monté sur la jante 4, à l’intérieur du pneumatique 5, ou monté directement dans le pneumatique 5. Ce capteur 6 mesure la pression, la température, ou tout autre grandeur physique, à l’intérieur du pneumatique 5. Le capteur 6 est apte à émettre un signal radioélectrique représentatif de cette grandeur physique mesurée. Cette émission de signal radioélectrique est faite vers une unité centrale de commande (non représentée) montée dans le véhicule.
La figure 1 illustre également le fait que, lorsque la roue 1 tourne, le capteur 6 se déplace par rapport à la configuration physique entourant la roue 1. Par exemple, durant la rotation de la roue 1 , le capteur 6 peut se rapprocher de la carrosserie 2 en s’éloignant du sol 3, ou se rapprocher du sol 3 en s’éloignant de la carrosserie 2. La configuration physique change donc autour du capteur 6 pendant la rotation de la roue 1. Ce changement de configuration physique provoqué par la rotation de la roue 1 , peut être détecté par le capteur 6.
La figure 2 est un schéma électrique de principe du capteur 6. Le capteur 6 comporte un circuit 7 de mesure et d’émission, un circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne, et un circuit d’antenne 9.
Le circuit 7 de mesure et d’émission comporte une source d’énergie 10 (par exemple une pile électrique) ainsi que des moyens connus permettant de réaliser les mesures (capteurs de pression, capteurs de températures, etc.), de traiter le signal (microcontrôleur) et d’émettre ce signal. Ces moyens constituant le circuit 7 de mesure et d’émission sont connus de l’art antérieur et n’ont pas été représentés (à part la source d’énergie 10), et ne seront pas décrit plus en détail ici. Une résistance 11 représentée dans le circuit 7 représente schématiquement l’impédance de ce circuit 7.
Le circuit d’antenne 9 est une antenne radioélectrique classique dont la fonction est de rayonner les ondes électromagnétiques correspondant aux signaux de mesure à émettre par le capteur 6. Cette antenne est en général conçue sous la forme d’un circuit gravé sur un substrat, mais peut bien entendu être réalisée par tout moyen connu dans le domaine des antennes, par exemple une antenne de type cadre réalisée par une boucle d’un conducteur.
Le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne est prévu pour réaliser l’adaptation d’impédance entre le circuit 7 de mesure et d’émission et le circuit d’antenne 9. Le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne comporte un sous-circuit stable 12 et un sous-circuit sensible 13. La structure d’un tel sous-circuit 12, 13 est connue dans le domaine de l’adaptation d’impédance et peut être réalisé de diverses manières. Dans le présent exemple, les deux sous-circuits 12, 13 ont la même structure et sont constitués chacun d’une inductance 14, 16 avec, en parallèle, deux capacités 15, 17, 18, 19. Le capteur 6 comporte de plus un commutateur de sensibilité 20 qui est, dans le présent exemple, constitué de deux interrupteurs 20A, 20B pilotés conjointement par le circuit 7 de mesure et d’émission. Le commutateur de sensibilité 20 est piloté de sorte que le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne, et par extension le capteur 6, puisse fonctionner selon deux modes :
• un mode dit « dynamique », dans lequel l’adaptation d’impédance entre le circuit 7 de mesure et d’émission et le circuit d’antenne 9 et réalisée uniquement par le sous-circuit stable 12 (les interrupteurs 20A, 20B sont alors dans leur position de la figure 2, mettant hors-circuit le sous-circuit sensible 13) ;
• un mode dit « statique », dans lequel l’adaptation d’impédance entre le circuit 7 de mesure et d’émission et le circuit d’antenne 9 et réalisée uniquement par le sous-circuit sensible 13 (les interrupteurs 20A, 20B sont alors dans leur position inverse de celles montrées à la figure 2, mettant hors-circuit le sous-circuit stable 12).
Le sous-circuit stable 12 comporte une inductance 14 et des capacités 15, 18 dimensionnées de manière classique pour un circuit adaptateur d’antenne. Les valeurs de l’inductance 14 et des capacités 15, 18 sont ainsi choisies, de manière connue en matière d’adaptation d’impédance, en fonction de l’impédance 11 du circuit 7 de mesure et d’émission et de celle du circuit d’antenne 9, pour obtenir :
• une large bande passante, ce qui est propice à l’émission de trames de données ;
• un facteur de qualité (facteur Q) faible, ce qui permet à l’émission de données d’être peu sensible aux perturbations électromagnétiques externes pour garantir l’intégrité des trames de données émises.
Le sous-circuit stable 12 est donc conçu conformément aux règles de l’art en matière d’adaptation d’impédance.
Le sous-circuit sensible 13 comporte quant à lui une inductance 16 et des capacités 17, 19 qui sont dimensionnées dans un but opposé à celui du sous-circuit stable 12. En effet, la fonction du sous-circuit sensible 13 n’est pas de favoriser l’émission de données en étant peu sensible aux perturbations de l’environnement, mais au contraire de présenter une sensibilité accrue aux paramètres diélectriques de l’environnement, sans aucune contrainte relative à la transmission des données. Le sous- circuit sensible 13 n’a pas vocation à être utilisé pour la transmission de données mais uniquement pour sonder les paramètres diélectriques de l’environnement du capteur 6. Les valeurs de l’inductance 16 et des capacités 17, 19 sont ainsi choisies dans un but contraire à ce qui se pratique usuellement en matière d’adaptation d’impédance. Ces valeurs sont ici choisies, en fonction de l’impédance 11 du circuit 7 de mesure et d’émission et de celle du circuit d’antenne 9, pour obtenir :
• une bande passante étroite, qui est donc peu propice à l’émission de données ;
• un facteur de qualité (facteur Q) élevé, ce qui permet aux émissions radioélectriques d’être fortement sensibles aux perturbations électromagnétiques externes.
À titre d’exemple, pour une fréquence d’émission de 2,45 GHz, les composants décrits peuvent avoir les valeurs suivantes :
• pour le sous-circuit stable 12 : la première capacité 15 peut valoir 0,75 pF, la deuxième capacité 18 peut valoir 1 pF, et l’inductance 14 peut valoir 2,6 nH ;
• pour le sous-circuit sensible 13 : la première capacité 17 peut valoir 5 pF, la deuxième capacité 19 peut valoir 5,6 pF, et l’inductance 16 peut valoir 1 ,5 nH.
La sensibilité aux perturbations électromagnétiques externes du sous-circuit sensible 13 va de pair avec une sensibilité à la configuration physique externe au capteur 6. Le sous-ensemble sensible 13, lorsque le capteur 6 est en mode statique, rend donc le capteur 6 sensible aux changements de la configuration physique décrite en référence à la figure 1 et peut, par exemple, détecter la rotation de la roue 1 (qui est un exemple particulier de changement de la configuration physique autour du capteur 6). La fonction du sous-circuit sensible 13 est donc de surveiller la configuration diélectrique entourant le capteur 6.
La figure 3 est un graphique illustrant la variation du coefficient de réflexion S11 (paramètre S11 ) du circuit d’antenne 9 en fonction de la fréquence F d’émission en GHz, et ce dans le mode dynamique et dans le mode statique décrits ci-dessus. Une première courbe 21 illustre la variation du coefficient S11 en fonction de la fréquence F lorsque le capteur 6 est en mode dynamique, et une deuxième courbe 22 illustre la variation du coefficient S11 en fonction de la fréquence F lorsque le capteur 6 est en mode statique.
La ligne en pointillés de la courbe de la figure 3 représente la valeur -3 dB pour le paramètre S11 et, pour cette valeur du paramètre S11 , une première flèche d’intervalle 23 illustre la largeur de la bande de fréquence correspondant au mode dynamique, et une seconde flèche d’intervalle 24 illustre la largeur de la bande de fréquence correspondant au mode statique.
La figure 3 illustre le comportement du capteur 6 dans ses deux modes de fonctionnement : • en mode dynamique, l’adaptation d’impédance étant réalisée par le sous-circuit stable 12 seul, la courbe 21 correspond à un facteur de qualité faible, une large bande passante 23, et une insensibilité à l’environnement ;
• en mode statique, l’adaptation d’impédance étant réalisée par le sous-circuit sensible 13 seul, la courbe 22 correspond à un facteur de qualité fort, une bande passante 24 restreinte, et une importante sensibilité à l’environnement.
En référence de nouveau à la figure 2, le circuit 7 de mesure et d’émission comporte de plus un dispositif de mesure d’impédance 25 permettant d’exploiter la sensibilité à l’environnement du capteur 6. En effet, la sensibilité du capteur 6, lorsqu’il est en mode statique, se traduit par une variation de l’impédance du circuit d’antenne 9 lorsque la configuration physique autour du capteur 6 varie.
Le dispositif de mesure d’impédance 25 est réalisé de manière classique, éventuellement avec l’aide du microcontrôleur du circuit 7 de mesure et d’émission. Il peut s’agir d’une mesure d’impédance qui est réalisée lors d’une séquence d’émission radioélectrique, où la variation de l’amplitude et de la phase du signal permettent de calculer l’impédance à mesurer. Le dispositif de mesure d’impédance 25 peut également mesurer le coefficient de réflexion. Le dispositif de mesure d’impédance 25 peut, en variante, être réalisé par tout capteur approprié à la mesure d’impédance.
La figure 4 est un graphique représentant la variation de l’impédance Z du circuit d’antenne 9 en fonction du temps t. Cette figure illustre un exemple de changement de la configuration autour du capteur 6 provoqué par une rotation de la roue 1 de véhicule sur laquelle est monté le capteur 6. Selon cet exemple, entre l’origine et le temps R, la roue 1 est immobile (elle ne tourne pas). La courbe de l’impédance du circuit d’antenne 9 reste donc sensiblement stable. À partir du temps R, la roue 1 est mise en rotation, ce qui provoque une variation importante de la courbe de l’impédance. Ces variations sont cycliques, la courbe passant par un maximum correspondant par exemple au passage du capteur 6 au plus proche de la carrosserie 2 du véhicule, et par un minimum correspondant par exemple au passage du capteur 6 au plus proche du sol 3 (ou vice- versa).
Lorsqu’entre deux mesures de l’impédance Z (réalisées par le dispositif d’impédance 25), l’impédance Z varie au-delà d’un certain seuil (par exemple ±10%), la rotation de roue 1 est détectée. Les valeurs Z1 et Z2 représentées à la figure 4 illustrent cet intervalle ±10% de l’impédance correspondant au temps R. Autrement dit, la valeur Z1 est égale à l’impédance au temps R moins 10 % et la valeur Z2 est égale à l’impédance au temps R plus 10 %. Les valeurs d’impédance avant le temps R sont comprises dans cet intervalle, la roue 1 étant fixe. Juste après le temps R, la courbe d’impédance sort de l’intervalle (en passant sous la valeur Z1 ) et la rotation de la roue 1 est alors détectée.
La figure 5 illustre schématiquement le déroulement d’un procédé de surveillance de la rotation d’une roue 1 de véhicule, mettant en oeuvre le capteur 6. Selon cet exemple, la roue 1 du véhicule est d’abord immobile (phase de stationnement E1 ), puis se met à tourner (phase de roulage E2), et redevient enfin immobile (phase de stationnement E3). La figure 5 illustre par des histogrammes les émissions radioélectriques successives réalisées par le capteur 6 au cours du temps.
Dans la première phase E1 , qui est une phase de stationnement, le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne est en mode statique et le capteur 6 est donc sensible aux paramètres diélectriques de son environnement. Dans le mode statique, l’information de pression, température, ou autre grandeur mesurée par le capteur 6, n’est pas nécessitée par le véhicule et les émissions de trames de données, telles que les trames TPMS, sont donc stoppées (ou éventuellement très réduites), ce qui permet d’économiser la source d’énergie 10. En revanche, pendant cette première phase E1 , une trame de mesure d’impédance TM va être émise à intervalles réguliers, par exemple toutes les 15 secondes. Cette trame de mesure TM n’a pas pour but de transmettre de l’information mais uniquement de réaliser une mesure d’impédance du circuit d’antenne 9. La trame de mesure TM peut être par exemple une simple onde porteuse de durée très réduite (elle peut être d’une durée inférieure à un centième de la durée d’une trame classique de transmission d’information). A titre d’exemple, une trame de données classique du protocole TPMS, destinée à transmettre la valeur de la pression du pneumatique, peut durer 10 millisecondes et la trame de mesure TM peut durer moins de 0,1 milliseconde.
Le circuit 7 de mesure et d’émission réalise, grâce au dispositif de mesure d’impédance 25, une mesure d’impédance à chaque trame de mesure TM émise. Chaque mesure d’impédance 25 est comparée à la précédente pour détecter si une variation de l’impédance a eu lieu au-delà d’un intervalle prédéterminé (par exemple ±10%, comme ci- dessus).
Tant que deux mesures consécutives d’impédance ne franchissent pas un tel intervalle prédéterminé, cela indique que la roue 1 reste fixe. Lorsque la roue 1 se met à tourner, la variation d’impédance au-delà de l’intervalle est détectée, et la rotation de la roue 1 est ainsi détectée. Sur la figure 5, lors de la dernière trame de mesure TM de la première phase E1 , la rotation de roue 1 est détectée et le procédé passe alors à la deuxième phase E2. Au début de la deuxième phase E2, qui est une phase de roulage, le commutateur de sensibilité 20 est commuté pour que le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne passe en mode dynamique. Les interrupteurs 20A, 20B sont donc activés pour que seul le sous-circuit stable 12 réalise l’adaptation d’impédance. Le circuit 7 de mesure et d’émission procède ensuite, de manière classique, aux émissions radioélectriques nécessaires à la transmission au véhicule des valeurs des grandeurs physiques mesurées (pression, température, ou autre) selon les protocoles adéquats, tels que le protocole TPMS. Des trames de données TD classiques sont donc émises par le capteur 6. La figure 5 montre schématiquement les trames de données TD qui sont plus grandes en amplitude et en durée que les trames de mesure TM.
En plus de ces émissions classiques de trames de données TD, le circuit 7 procède périodiquement à l’émission d’une trame de mesure TM et à la mesure d’impédance concomitante. Pour cela, après l’émission d’une trame de données TD, le capteur 6 passe à nouveau en mode statique afin de réaliser une trame de mesure TM, puis repasse en mode dynamique pour réaliser l’émission de la trame de données TD suivante, et ainsi de suite. La fréquence des trames de mesure TM de cette deuxième phase E2 peut être synchronisée sur la fréquence des trames de données TD, une trame de mesure TM intervenant après chaque trame de données TD, comme représenté à la figure 5. En variante, les trames de mesure TM peuvent être réalisées à la même fréquence que durant la première phase E1 (par exemple toute les 15 secondes) en plaçant chaque trame de mesure TM entre deux trames de données TD. La figure 5 n’est pas représentative des fréquences d’émission de trames réelles : les trames de mesure TM de la première phase E1 sont réalisées toutes les 15 secondes (par exemple), et la fréquence de transmission des trames de données durant la deuxième phase E2 est beaucoup plus faible, par exemple toutes les 60 secondes.
Dans la deuxième phase E2, comme dans la première phase E1 , chaque mesure d’impédance est comparée à la précédente. Comme il s’agit d’une phase de roulage, les mesures successives montrent essentiellement une variation supérieure au seuil (par exemple ±10%, comme ci-dessus). Lorsque plusieurs mesures successives ont un écart inférieur au seuil, cela indique que la roue 1 est fixe.
Pour passer à la troisième phase E3, qui est une phase de stationnement, le capteur 6 détecte que la roue 1 est fixe depuis une durée supérieure à une durée prédéterminée, par exemple 5 minutes. Le capteur 6 passe alors en mode statique et y reste durant toute la troisième phase E3 en fonctionnant comme décrit pour la première phase E1. En variante, lors de la deuxième phase E2, le capteur 6 n’émet pas de trame de mesure TM spécifique. Dans ce cas, le circuit 7 de mesure et d’émission met à profit les trames de données TD pour réaliser les mesures d’impédance. À chaque trame de donnés TD, le dispositif de mesure d’impédance réalise sa mesure, qui est comparée à la précédente comme décrit précédemment. Selon cette variante, pour chaque trame de données TD, ie capteur 6 reste en mode dynamique pour réaliser l’émission des données puis, par exemple en fin de trame de données TD, sur ses derniers temps, le capteur 6 passe en mode statique et réalise alors la mesure d’impédance. Le capteur 6 passe ainsi en mode statique au cours de la trame de données TD pour réaliser les mesures d’impédance. La trame de données TD peut aussi être rallongée d’une durée supplémentaire si nécessaire.
La figure 6 illustre un autre mode de réalisation du capteur 6 à émission radioélectrique pour roue 1 de véhicule. Dans ce mode de réalisation, les éléments identiques au mode de réalisation de la figure 2 sont référencés avec les mêmes numéros.
Selon ce deuxième mode de réalisation, le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne ne comporte qu’un circuit sensible identique au sous-circuit sensible 13 de la figure 2. Ce circuit sensible est composé, dans le présent exemple, d’une inductance 16 et de deux capacités 17, 19. Lors du mode statique, l’adaptation d’impédance est réalisée par ce circuit sensible.
Pour passer en mode dynamique, le circuit sensible de l’adaptateur 8 d’impédance d’antenne est rendu stable en augmentant la résistivité d’au moins un composant. Le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne comporte à cet effet un commutateur de sensibilité 20 composé de : un interrupteur 20C ; et/ou un interrupteur 20D ; et/ou un interrupteur 20E.
L’interrupteur 20C est associé à une résistance 26C coopérant avec la première capacité 17. L’interrupteur 20D est associé à une résistance 26D coopérant avec la deuxième capacité 19. L’interrupteur 20E est associé à une résistance 26E coopérant avec l’inductance 16.
Chaque interrupteur 20C, 20D, 20E permet de coupler en série la résistance 26C, 26D, 26E correspondante avec le composant 16, 17, 19 correspondant. Un seul des interrupteurs 20C, 20D, 20E, et sa résistance associée suffit à rendre le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne plus stable, c’est à dire moins sensible, en augmentant, sur commande, la résistivité du composant associé. Le commutateur de sensibilité 20 est donc ici constitué d’un seul, de deux, ou des trois interrupteurs 20C, 20D, 20E. Le ou les interrupteurs 20C, 20D, 20E sont donc commandés par le circuit 7 de mesure et d’émission afin de passer en mode dynamique en rendant le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne insensible aux paramètres diélectriques de l’environnement externe.
À titre d’exemple, les résistances 26C, 26D, 26E peuvent avoir une valeur de 10 à 20 W.
D’autres variantes de réalisation du capteur 6 et du procédé peuvent être mises en oeuvre sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, des phénomènes autres que la rotation de la roue 1 peuvent être détectés à partir du moment où ils impliquent une modification des paramètres diélectriques de l’environnement du capteur 6.
Par ailleurs, la mesure de l’impédance du circuit d’antenne 9 par le dispositif de mesure d’impédance 25 peut consister à mesurer la partie réelle et la partie imaginaire de cette impédance. La comparaison des impédances mesurées pour deux mesures successives peut se faire en comparant les deux parties réelles et les deux parties imaginaires entre elles. Si l’un de ces écarts, ou les deux, est supérieur au seuil (par exemple ±10%, comme ci-dessus), le capteur 6 passe en mode dynamique.
De plus, le circuit adaptateur 8 d’impédance d’antenne peut être différent de celui décrit en exemple. L’homme du métier saura choisir des composants permettant de réaliser l’adaptation d’impédance selon les caractéristiques souhaitées pour le circuit adaptateur, décrites ci-dessus, et relatives aux modes statique et dynamique, pour un type d’antenne utilisée.
Le commutateur de sensibilité 20, et les interrupteurs le constituant, peuvent être réalisés par tout moyen de commutation piloté, tels que des transistors.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur (6) à émission radioélectrique pour roue (1 ) de véhicule, adapté à mesurer au moins une grandeur physique et à émettre un signal radioélectrique représentatif de cette grandeur physique mesurée, le capteur (6) comportant un circuit (7) de mesure et d’émission, un circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne, et un circuit d’antenne (9), le capteur (6) étant caractérisé en ce qu’il comporte un commutateur de sensibilité (20) commandé par le circuit (7) de mesure et d’émission et adapté à commuter le circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne selon deux modes :
• un mode dynamique dans lequel le capteur (6) émet ledit signal radioélectrique représentatif de la grandeur physique mesurée, ce signal comportant des trames de données (TD) émises selon une première bande passante et un premier facteur de qualité ; et
• un mode statique dans lequel le capteur (6) émet un signal radioélectrique selon une deuxième bande passante inférieure ou égale à la première bande passante, et selon un deuxième facteur de qualité plus élevé que le premier facteur de qualité.
2. Capteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le circuit (7) de mesure et d’émission comporte un dispositif de mesure (25) de l’impédance du circuit d’antenne (9).
3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque le circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne est en mode statique, le capteur (6) émet des trames de mesure (TM) et en ce que le dispositif de mesure (25) de l’impédance du circuit d’antenne (9) réalise une mesure de l’impédance du circuit d’antenne (9) à chaque trame de mesure (TM).
4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il émet une trame de mesure (TM) en mode statique, entre deux trames de données (TD) émises en mode dynamique.
5. Capteur selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit (7) de mesure et d’émission est adapté à commuter le circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne en mode dynamique lorsque au moins deux mesures successives d’impédance du circuit d’antenne (9) ont un écart supérieur à un seuil prédéterminé.
6. Capteur selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit (7) de mesure et d’émission est adapté à commuter le circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne en mode statique lorsque au moins deux mesures successives d’impédance du circuit d’antenne (9) ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé.
7. Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne comporte :
• un sous-circuit stable (12) adapté aux émissions en mode dynamique ;
• un sous-circuit sensible (13) adapté aux émissions en mode statique ;
le commutateur de sensibilité (20) étant commandé pour que, au sein du circuit adaptateur (8) d’impédance d’antenne, l’adaptation d’impédance soit réalisée :
• uniquement par le sous-circuit stable (12) durant le mode dynamique ; et
• uniquement par le sous-circuit sensible (13) durant le mode statique.
8. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, le commutateur de sensibilité (20C, 20D, 20E) est mis en série avec une résistance (26C, 26D, 26E) associée à l’un des composants (16, 17, 19) du circuit adaptateur (8) d’impédance, de sorte que la commande du commutateur de sensibilité (20C, 20D, 20E) en vue du passage en mode dynamique provoque la mise en série de la résistance (26C, 26D, 26E) et du composant correspondant (16, 17, 19).
9. Procédé de surveillance de la rotation d’une roue (1 ) de véhicule, mettant en oeuvre le capteur (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
• lorsque le véhicule est en phase de stationnement, émettre, en mode statique, uniquement des trames de mesure (TM) et réaliser une mesure de l’impédance du circuit d’antenne (9) à chaque émission d’une trame de mesure (TM) ;
• comparer chaque mesure d’impédance à la précédente ;
• lorsque au moins deux mesures d’impédances successives ont un écart supérieur à un seuil prédéterminé, commander le commutateur de sensibilité (20) pour passer en mode dynamique.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes :
• lorsque le véhicule est en phase de roulage, émettre, en mode dynamique, lesdites trames de données (TD) ; • entre deux trames de données (TD) émises en mode dynamique : passer en mode statique ; émettre une trame de mesure (TM) ; et réaliser une mesure de l’impédance du circuit d’antenne (9) ;
• comparer chaque mesure d’impédance du circuit d’antenne (9) à la précédente ; · lorsque au moins deux mesures d’impédance successives ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé, et ce pendant une durée prédéterminée, commander le commutateur de sensibilité (20) pour passer en mode statique.
11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes :
• lorsque le véhicule est en phase de roulage, émettre, en mode dynamique, lesdites trames de données (TD) et réaliser, en mode statique, une mesure de l’impédance du circuit d’antenne (9) à chaque émission d’une trame de données (TD) ;
• comparer chaque mesure d’impédance du circuit d’antenne (9) à la précédente ;
• lorsque au moins deux mesures d’impédance successives ont un écart inférieur à un seuil prédéterminé, et ce pendant une durée prédéterminée, commander le commutateur de sensibilité (20) pour passer en mode statique.
PCT/EP2019/068495 2018-07-12 2019-07-10 Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule,comportant un circuit adaptateur d'impédance d'antenne à deux modes WO2020011830A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1856395A FR3083908B1 (fr) 2018-07-12 2018-07-12 Capteur a emission radioelectrique pour roue de vehicule, comportant un circuit adaptateur d'impedance d'antenne a deux modes
FR1856395 2018-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020011830A1 true WO2020011830A1 (fr) 2020-01-16

Family

ID=63834196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/068495 WO2020011830A1 (fr) 2018-07-12 2019-07-10 Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule,comportant un circuit adaptateur d'impédance d'antenne à deux modes

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3083908B1 (fr)
WO (1) WO2020011830A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11898332B1 (en) 2022-08-22 2024-02-13 Caterpillar Inc. Adjusting camera bandwidth based on machine operation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852433A1 (fr) * 2003-03-12 2004-09-17 Siemens Vdo Automotive Procede de communication sans fil entre un capteur et une unite centrale
FR3002492A1 (fr) * 2013-02-28 2014-08-29 Continental Automotive France Procede auto-adaptatif d'assistance au gonflage de pneumatiques
FR3018649A1 (fr) 2014-03-14 2015-09-18 Continental Automotive France Procede de transmission d'un signal radioelectrique entre une unite electronique de roue d'un vehicule et une unite de controle electronique centralise fixe du vehicule

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852433A1 (fr) * 2003-03-12 2004-09-17 Siemens Vdo Automotive Procede de communication sans fil entre un capteur et une unite centrale
FR3002492A1 (fr) * 2013-02-28 2014-08-29 Continental Automotive France Procede auto-adaptatif d'assistance au gonflage de pneumatiques
FR3018649A1 (fr) 2014-03-14 2015-09-18 Continental Automotive France Procede de transmission d'un signal radioelectrique entre une unite electronique de roue d'un vehicule et une unite de controle electronique centralise fixe du vehicule

Also Published As

Publication number Publication date
FR3083908A1 (fr) 2020-01-17
FR3083908B1 (fr) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3020019A1 (fr) Procede et equipement de suivi d'usure de pneumatique, ainsi que systeme de suivi d'usure embarque sur vehicule
EP2065229A1 (fr) Dispositif de localisation de la position droite et gauche d'un ensemble pneumatique et roue d'un véhicule
FR3030906A1 (fr) Unite electronique d'emissions basse frequence a destination d'une unite electronique de roue mobile d'un vehicule et procede de transmission de signaux basse frequence associe
WO2015082054A1 (fr) Procede de determination de l'empreinte d'un pneumatique de roue sur le sol
WO2009138687A2 (fr) Detection de variation de distance par rapport a un axe de rotation
EP1454769A1 (fr) Dispositif de transmission de signaux par induction entre un circuit transpondeur et un circuit d'interrogation
FR2914743A1 (fr) Procede de detection et d'estimation d'un phenomene d'hydroplanage d'un pneumatique sur une chaussee mouillee
FR2873225A1 (fr) Dispositif de localisation d'une electronique de roue dans dans un vehicule automobile
EP3642057B1 (fr) Dispositif d'evaluation de la deformation d'une enveloppe pneumatique
EP1800913B1 (fr) Dispositif et méthode pour déterminer l'emplacement d'un pneumatique sur un véhicule
WO2009024673A1 (fr) Dispositif de surveillance d'un parametre physique d'etat d'un pneu, a reponse impulsionnelle
WO2020011830A1 (fr) Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule,comportant un circuit adaptateur d'impédance d'antenne à deux modes
WO2002039137A2 (fr) Systeme de surveillance des pneumatiques d'un vehicule comportant un dispositif de localisation automatique d'emetteurs de roues
WO2020011840A1 (fr) Capteur à émission radioélectrique pour roue de véhicule, comportant un circuit d'antenne à deux modes
FR2937773A1 (fr) Procede et dispositif d'identification de la position d'une roue d'un vehicule
WO2020058347A1 (fr) Procédé de détection d'intention de verrouiller ou de déverrouiller une portière de véhicule et dispositif de détection associé
FR2967539A1 (fr) Procede de localisation des roues d'un vehicule equipe d'un systeme de surveillance de la pression des pneumatiques
FR2500926A1 (fr) Dispositif pour transmettre une grandeur mesuree d'un objet mobile a un objet stationnaire par rapport a ce dernier
FR3066722B1 (fr) Procede de determination de la mise en mouvement d’un vehicule automobile muni d'un systeme de surveillance de la pression d’un pneumatique
WO2018104679A1 (fr) Procédé pour obtenir une information redondante de la vitesse d'un véhicule
WO2018215713A1 (fr) Procédé d'identification d'au moins un émetteur de surveillance de la pression d'un pneumatique d'un véhicule automobile par association avec une des roues dudit véhicule automobile
EP2307210B1 (fr) Dispositif de localisation de la position droite et gauche d'un ensemble pneumatique et roue d'un vehicule
WO2017102072A1 (fr) Procede d'adaptation de la strategie d'acquisition des mesures d'acceleration radiale des roues d'un vehicule
WO2008015129A1 (fr) Methode d'interrogation a distance de capteurs passifs
EP2085941B1 (fr) Procédé de transmission de signaux à partir de boîtiers électroniques montés sur les roues d'un véhicule, à destination d'une unité centrale montée sur le dit véhicule

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19736730

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19736730

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1