WO2020109687A1 - Dispositif de detection du niveau minimal d'un fluide imprime dans un reservoir - Google Patents

Dispositif de detection du niveau minimal d'un fluide imprime dans un reservoir Download PDF

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    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment

Definitions

  • the present invention relates to a device comprising a printed sensor for detecting the minimum level of a fluid in a tank of a motor vehicle.
  • a motor vehicle comprises different types of tanks, in particular so-called insulating tanks such as the tanks for the windscreen washer, the brake fluid, the cooling and the power steering.
  • the detection of a minimum level inside a tank consists in using electromechanical sensors inserted in the tank and brought into contact with the liquid present.
  • electromechanical sensors inserted in the tank and brought into contact with the liquid present.
  • Such use requires perfect sealing of the tank and operation essentially with tanks with rigid walls, resulting in a strong dependence on the inclinations of the vehicle, in particular on slopes and turns.
  • patent document EP1956349B1 describes a system for detecting the level of a fluid inside a tank using a probe immersed in the fluid and comprising the measurement of an electromagnetic reference signal subsequently compared with another measurement point in order to overcome temperature variations for the measurement of a level in the tank.
  • the present invention relates to a device for detecting a threshold for filling a fluid in a tank of a motor vehicle, comprising an electronic module and a capacitive printed measurement sensor disposed in the tank, said printed sensor comprising at least two measurement zones corresponding to different filling levels of the reservoir, said at least two measurement zones comprising a first pattern under said filling threshold and a second pattern at said filling threshold, said capacitive printed sensor being configured to measure a first frequency at said first pattern and a second frequency at said second pattern, said electronic module being configured to compare said first frequency and said second frequency and determine if the filling threshold is reached.
  • the first and second frequencies are measured continuously.
  • the capacitive printed sensor has an interdigital comb shape or a geometric shape comprising two contiguous tracks.
  • the capacitive printed sensor is printed on the periphery of the internal surface of the tank or is printed on a self-adhesive surface glued on the periphery of the internal surface of the tank.
  • the capacitive printed sensor comprises conductive inks, said conductive inks comprising a metal salt or a combination of metal salts from the following metal salts: graphene, carbon, silver, copper.
  • the first and second patterns are respectively coupled to electronic means for contactless acquisition of the measurements of the first and of the second frequencies.
  • the present invention also relates to a method for detecting a threshold for filling a fluid in a reservoir by means of a detection device as briefly described above, comprising an electronic module and a capacitive printed sensor, said capacitive printed sensor being configured to measure a first frequency at the first pattern of a first measurement area below said filling threshold and for measuring a second frequency at the second pattern of a second measurement area at said filling threshold, said method comprising: determining a reference frequency directly dependent on the filling level of the fluid in the reservoir when the reservoir is empty serving as a calibration point in the frequency measurement,
  • the method comprises determining that the reservoir is empty.
  • the first frequency is less than the second frequency, determining that the level of the fluid exceeds the first pattern.
  • the determination that the level of the fluid exceeds the second pattern if the second frequency becomes identical to the first frequency and is distinct from the reference frequency, the determination that the level of the fluid exceeds the second pattern.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a device for detecting the filling level of a fluid in a tank as briefly described above.
  • FIG. 1 shows a diagram of the device of the invention.
  • FIG. 2 shows a diagram of the device in a tank.
  • FIG. 3 represents a diagram showing the evolution of the frequencies as a function of the level of liquid in the reservoir.
  • the device comprises in [Fig. 1] the diagram of a reservoir 1 containing a fluid and comprising a capacitive printed sensor 2 for detecting the fluid filling threshold in the reservoir 1 according to the invention.
  • the capacitive printed sensor 2 according to the invention is printed directly on the periphery of the reservoir 1, it includes a first measurement zone 3 comprising a first pattern 4 below the fluid filling threshold, a second measurement zone 5 comprising a second pattern 6 at the fluid filling threshold, as well as a common measurement area 7 located between the first pattern 4 and the second pattern 6.
  • the permanent comparison of the measurements of the first frequency 16, at the level of the first measurement zone 3, and of the second frequency 17, at the level of the second measurement zone 5, makes it possible to detect whether the fluid filling threshold at the second reason 6 is reached.
  • the reduced distance between the patterns 4 and 6 of the printed capacitive sensor 2 makes it possible to accurately detect the level of fluid reached in the reservoir 1. In fact, the first pattern 4 being constantly immersed in the fluid, as soon as the fluid reaches the second reason 6, the difference between the frequency measurements of the two zones, 3 and 5, is canceled, making it possible to deduce therefrom the level of the liquid in the reservoir 1.
  • the determination of the first and the second frequency is carried out by means of an electronic module 9 comprising an integrated logic circuit comprising a first capacitor having a first capacitance and a first resistance, linked to the first measurement zone 3, as well as a second capacitor having a second capacity and a second resistance, identical to the first resistance, linked to the second measurement zone 5.
  • an electronic module 9 comprising an integrated logic circuit comprising a first capacitor having a first capacitance and a first resistance, linked to the first measurement zone 3, as well as a second capacitor having a second capacity and a second resistance, identical to the first resistance, linked to the second measurement zone 5.
  • the capacity of a capacitor increases.
  • the detection of the variation in capacitance between the first and the second capacitor of the capacitive printed sensor 2 is carried out by means of measurements of the frequency of a signal passing through each of the capacitors.
  • printed capacitive sensors are implemented and are connected to said electronic module 9.
  • FIG. 2 represents the capacitive printed sensor 2 printed on the periphery of the tank 1.
  • the electronic module 9 of the capacitive printed sensor 2 is connected directly to the first measurement zone 3, to the second measurement zone 5 and to the common measurement zone 7, by physical contact by means of connectors 10.
  • FIG. 3 shows a diagram showing the evolution of the first frequency 16 and the second frequency 17 measured as a function of the level of the fluid 12 reached, the empty reservoir 1 1 serving as a reference.
  • the frequency 15 of the empty reservoir 11 As shown in [Fig. 3], originally, that is to say in the case of an initially empty reservoir 11: the frequency 15 of the empty reservoir 11, the first frequency 16 of the first measurement zone 3 and the second frequency 17 of the second measurement zone 5 are identical.
  • the frequency 15 of the empty tank 11 being considered as a reference frequency serving as a calibration point for calibrating and correcting inaccuracies linked to possible temperature variations in the fluid.
  • the first frequency remains the same until the fluid filling the reservoir 1 reaches the first pattern 4.
  • the first frequency 16 decreases while the second frequency 17 remains unchanged and equal to the empty frequency 15.
  • the second frequency 17 is then greater than the first frequency 16.
  • the first frequency 16 no longer varies and is less than the second frequency 17.
  • the second frequency 17 decreases to reach the same value as the first frequency 16.
  • the present invention makes it possible to determine whether the filling threshold corresponding to the second pattern 6 is reached.
  • the fluid filling threshold is detected and the second frequency 17 increases while the first frequency 16 remains the same.
  • the second frequency 17 is equal to the first frequency
  • the sensor 2 is printed on a self-adhesive surface, for example a label, in order to be then glued and used on any reservoir requiring a control of the level of fluid. Thanks to the fluid level detection sensor according to the invention, the detection of a level where the tank is empty is also possible, making it possible to avoid the operation of a vacuum pump.
  • the sensor according to the invention prints on any type of surface, whatever its geometry or the material which constitutes it, moreover it does not need to be in contact with the fluid, reducing the risk of leakage of the fluid. Finally, the sensor is intrinsically stable and can be used with any type of fluid.

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'un seuil de remplissage d'un fluide dans un réservoir (1) d'un véhicule automobile, comprenant un module électronique et un capteur imprimé capacitif (2) de mesure disposé dans le réservoir (1), ledit capteur imprimé (2) comprenant au moins deux zones de mesure correspondant à des niveaux de remplissage différents du réservoir (1), lesdites au moins deux zones de mesure comportant un premier motif sous ledit seuil de remplissage et un deuxième motif au niveau dudit seuil de remplissage, ledit capteur imprimé capacitif (2) étant configuré pour mesurer une première fréquence audit premier motif et une deuxième fréquence audit deuxième motif, ledit module électronique étant configuré pour comparer ladite première fréquence et ladite deuxième fréquence et déterminer si le seuil de remplissage est atteint.

Description

Description
Titre : Dispositif de détection du niveau minimal d’un fluide imprimé dans un
réservoir
DOMAINE TECHNIQUE ET OBJET DE L’INVENTION
La présente invention revendique la priorité de la demande française 1872077 déposée le 29 Novembre 2018 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence
La présente invention concerne un dispositif comprenant un capteur imprimé pour détecter le niveau minimal d’un fluide dans un réservoir d’un véhicule automobile.
Un véhicule automobile comprend différents types de réservoirs, notamment des réservoirs dits réservoirs isolants tels que les réservoirs pour le lave-glace, le liquide des freins, le refroidissement ainsi que la direction assistée.
Des capteurs permettant de déterminer le niveau minimal de fluide à l’intérieur d’un de ces réservoirs sont collés dans le réservoir.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Selon l’art antérieur, la détection d’un niveau minimal à l’intérieur d’un réservoir consiste à utiliser des capteurs électromécaniques insérés dans le réservoir et mis en contact avec le liquide présent. Mais, une telle utilisation nécessite une parfaite étanchéité du réservoir et un fonctionnement essentiellement avec des réservoirs aux parois rigides, entraînant une forte dépendance par rapport aux inclinaisons du véhicule notamment dans les pentes et les virages.
L’état de la technique comprend le document de brevet EP1956349B1, qui décrit un système de détection du niveau d’un fluide à l’intérieur d’un réservoir à l’aide d’une sonde immergée dans le fluide et comprenant la mesure d’un signal électromagnétique de référence comparé par la suite à un autre point de mesure afin de s’affranchir des variations de températures pour la mesure d’un niveau dans le réservoir.
Cependant, une telle solution présente des inconvénients car elle nécessite que les capteurs utilisés soient en contact direct avec le liquide au risque d’entraîner une pollution des capteurs par le liquide, engendrant une baisse de la qualité de contact de ces capteurs et donc une perte concernant l’information recherchée. L’invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un dispositif imprimé directement sur le réservoir afin de détecter le niveau de remplissage minimal d’un fluide dans un réservoir.
PRESENTATION GENERALE DE L’INVENTION
Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir d’un véhicule automobile, comprenant un module électronique et un capteur imprimé capacitif de mesure disposé dans le réservoir, ledit capteur imprimé comprenant au moins deux zones de mesure correspondant à des niveaux de remplissage différents du réservoir, lesdites au moins deux zones de mesure comportant un premier motif sous ledit seuil de remplissage et un deuxième motif au niveau dudit seuil de remplissage, ledit capteur imprimé capacitif étant configuré pour mesurer une première fréquence audit premier motif et une deuxième fréquence audit deuxième motif, ledit module électronique étant configuré pour comparer ladite première fréquence et ladite deuxième fréquence et déterminer si le seuil de remplissage est atteint.
Notamment, la première et la deuxième fréquence sont mesurées en continu.
Avantageusement, le capteur imprimé capacitif présente une forme de peigne interdigité ou une forme géométrique comprenant deux pistes contiguës.
Selon un mode de réalisation, le capteur imprimé capacitif est imprimé sur le pourtour de la surface interne du réservoir ou est imprimé sur une surface autocollante collée sur le pourtour de la surface interne du réservoir.
De manière avantageuse, le capteur imprimé capacitif comprend des encres conductrices, lesdites encres conductrices comprenant un sel métallique ou une combinaison de sels métalliques parmi les sels métalliques suivants : graphène, carbone, argent, cuivre.
Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième motifs sont respectivement couplés à des moyens électroniques d’acquisition sans contact des mesures de la première et de la deuxième fréquences.
La présente invention porte également sur un procédé de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir au moyen d’un dispositif de détection tel que brièvement décrit ci-dessus, comprenant un module électronique et un capteur imprimé capacitif, ledit capteur imprimé capacitif étant configuré pour mesurer une première fréquence au premier motif d’une première zone de mesure sous ledit seuil de remplissage et pour mesurer une deuxième fréquence au deuxième motif d’une deuxième zone de mesure audit seuil de remplissage, ledit procédé comprenant : la détermination d’une fréquence de référence directement fonction du niveau de remplissage du fluide dans le réservoir lorsque le réservoir est vide servant de point de calibration dans la mesure de fréquence,
si la première fréquence est inférieure à la deuxième fréquence, la détermination que le niveau de remplissage de fluide dans le réservoir atteint au moins ledit premier motif,
si la deuxième fréquence est égale à la première fréquence, la détermination que le niveau de remplissage de fluide dans le réservoir atteint au moins ledit deuxième motif.
Avantageusement, si la première fréquence est identique à la deuxième fréquence et à la fréquence de référence, le procédé comprend la détermination que le réservoir est vide.
De manière avantageuse, si la première fréquence est inférieure à la deuxième fréquence, la détermination que le niveau du fluide dépasse le premier motif.
Avantageusement, si la deuxième fréquence devient identique à la première fréquence et est distincte de la fréquence de référence, la détermination que le niveau du fluide dépasse le deuxième motif.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif pour détecter le niveau de remplissage d’un fluide dans un réservoir tel que brièvement décrit ci-dessus.
PRESENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent :
[Fig. 1] représente un schéma du dispositif de l’invention.
[Fig. 2] représente un schéma du dispositif dans un réservoir.
[Fig. 3] représente un diagramme montrant l’évolution des fréquences en fonction du niveau de liquide dans le réservoir.
DESCRIPTION PET ATT I, EF, D’UNE FORME DE REALISATION DE
L’INVENTION En référence à ces dessins, le dispositif comporte sur [Fig. 1] le schéma d’un réservoir 1 contenant un fluide et comprenant un capteur imprimé capacitif 2 pour détecter le seuil de remplissage de fluide dans le réservoir 1 selon l’invention. Le capteur imprimé capacitif 2 selon l’invention est imprimé directement sur le pourtour du réservoir 1, il comprend une première zone de mesure 3 comprenant un premier motif 4 sous le seuil de remplissage du fluide, une deuxième zone de mesure 5 comprenant un deuxième motif 6 au niveau du seuil de remplissage du fluide, ainsi qu’une zone de mesure commune 7 située entre le premier motif 4 et le deuxième motif 6.
La comparaison permanente des mesures de la première fréquence 16, au niveau de la première zone de mesure 3, et de la deuxième fréquence 17, au niveau de la deuxième zone de mesure 5, permet de détecter si le seuil de remplissage de fluide au deuxième motif 6 est atteint. La distance réduite entre les motifs 4 et 6 du capteur capacitif imprimé 2 permet de détecter avec précision le niveau de fluide atteint dans le réservoir 1. En effet, le premier motif 4 étant constamment immergé dans le fluide, dès que le fluide atteint le deuxième motif 6, la différence entre les mesures de fréquence des deux zones, 3 et 5, s’annule, permettant d’en déduire le niveau du liquide dans le réservoir 1.
La détermination de la première et de la deuxième fréquence est réalisée au moyen d’un module électronique 9 comprenant un circuit logique intégré comprenant un premier condensateur présentant une première capacité et une première résistance, lié à la première zone de mesure 3, ainsi qu’un deuxième condensateur présentant une deuxième capacité et une deuxième résistance, identique à la première résistance, lié à la deuxième zone de mesure 5. En présence d’un fluide, comme cela est connu, la capacité d’un condensateur augmente. La détection de la variation de capacité entre le premier et le deuxième condensateur du capteur imprimé capacitif 2 est réalisée par l’intermédiaire de mesures de la fréquence d’un signal traversant chacun des condensateurs. A cette fin, des capteurs capacitifs imprimés sont mis en œuvre et sont connectés audit module électronique 9.
[Fig. 2] représente le capteur imprimé capacitif 2 imprimé sur le pourtour du réservoir 1. Le module électronique 9 du capteur imprimé capacitif 2 est relié directement à la première zone de mesure 3, à la deuxième zone de mesure 5 et à la zone de mesure commune 7, par contact physique grâce à des connecteurs 10.
[Fig. 3] représente un diagramme montrant l’évolution de la première fréquence 16 et de la deuxième fréquence 17 mesurée en fonction du niveau du fluide 12 atteint, le réservoir vide 1 1 servant de référence.
Comme indiqué sur [Fig. 3], à l’origine, c’est-à-dire dans le cas d’un réservoir 11 initialement vide : la fréquence 15 du réservoir vide 11, la première fréquence 16 de la première zone de mesure 3 et la deuxième fréquence 17 de la deuxième zone de mesure 5 sont identiques. La fréquence 15 du réservoir vide 11 étant considéré comme une fréquence de référence servant de point de calibration pour calibrer et corriger les imprécisions liées aux éventuelles variations de températures dans le fluide.
Au-fur-et-à-mesure que le réservoir vide 11 se remplit de fluide, la première fréquence reste la même jusqu’à ce que le fluide remplissant le réservoir 1 atteigne le premier motif 4. Lorsque le fluide atteint ledit premier motif 4, la première fréquence 16 diminue tandis que la deuxième fréquence 17 reste inchangée et égale à la fréquence vide 15. La deuxième fréquence 17 est alors supérieure à la première fréquence 16. Lorsque le fluide continue à remplir le réservoir 1, le niveau de fluide 12 dépasse le premier motif 4, la première fréquence 16 ne varie plus et est inférieure à la deuxième fréquence 17. Enfin, lorsque le niveau de liquide 12 atteint le deuxième motif 6, la deuxième fréquence 17 diminue pour atteindre la même valeur que la première fréquence 16.
Autrement dit, par la mise en œuvre d’une technique de détection différentielle fondée sur l’utilisation du capteur imprimé capacitif 2 décrit ci-dessus, la présente invention permet de déterminer si le seuil de remplissage correspondant au deuxième motif 6 est atteint.
De la même façon, lorsque le réservoir 1 se vide, dès que le niveau du liquide 12 atteint le deuxième motif 6, le seuil de remplissage de fluide est détecté et la deuxième fréquence 17 augmente tandis que la première fréquence 16 reste la même. Une fois le deuxième motif 6 dépassé, la deuxième fréquence 17 est égale à la première fréquence Selon une variante non illustrée, la capteur 2 est imprimé sur une surface autocollante, par exemple une étiquette, afin d’être ensuite collé et utilisé sur tout réservoir nécessitant un contrôle du niveau de fluide. Grâce au capteur de détection du niveau de fluide selon l’invention, la détection d’un niveau où le réservoir est vide est également possible, permettant d’éviter le fonctionnement d’une pompe à vide. Le capteur selon l’invention s’imprime sur tout type de surface, quelle que soit sa géométrie ou le matériau qui la constitue, de plus il ne nécessite pas d’être en contact avec le fluide, diminuant le risque de fuite du fluide. Enfin, le capteur est intrinsèquement stable et peut être utilisé avec tout type de fluide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) d’un véhicule automobile, comprenant un module électronique et un capteur imprimé capacitif (2) de mesure disposé dans le réservoir (1), ledit capteur imprimé (2) comprenant au moins deux zones de mesure correspondant à des niveaux de remplissage différents du réservoir (1), lesdites au moins deux zones de mesure comportant un premier motif (4) sous ledit seuil de remplissage et un deuxième motif (6) au niveau dudit seuil de remplissage, ledit capteur imprimé capacitif (2) étant configuré pour mesurer une première fréquence (16) audit premier motif (4) et une deuxième fréquence (17) audit deuxième motif (6), ledit module électronique étant configuré pour comparer ladite première fréquence (16) et ladite deuxième fréquence (17) et déterminer si le seuil de remplissage est atteint.
2. Dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir
(1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur imprimé capacitif
(2) présente une forme de peigne interdigité ou une forme géométrique comprenant deux pistes contiguës.
3. Dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir
(1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur imprimé capacitif
(2) est imprimé sur le pourtour de la surface interne du réservoir (1) ou est imprimé sur une surface autocollante destinée collée sur le pourtour de la surface interne du réservoir (1).
4. Dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir
(1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur imprimé capacitif
(2) comprend des encres conductrices, lesdites encres conductrices comprenant un sel métallique ou une combinaison de sels métalliques parmi les sels métalliques suivants : graphène, carbone, argent, cuivre.
5. Dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et deuxième motifs (4, 6) sont respectivement couplés à des moyens électroniques d’acquisition sans contact des mesures de la première et de la deuxième fréquences (16, 17).
6. Procédé de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) au moyen d’un dispositif de détection selon l’une des revendications précédentes, comprenant un module électronique et un capteur imprimé capacitif (2), ledit capteur imprimé capacitif (2) étant configuré pour mesurer une première fréquence (16) au premier motif (4) d’une première zone de mesure sous ledit seuil de remplissage et pour mesurer une deuxième fréquence (17) au deuxième motif (6) d’une deuxième zone de mesure audit seuil de remplissage, ledit procédé comprenant :
la détermination d’une fréquence de référence directement fonction du niveau de remplissage du fluide dans le réservoir (1) lorsque le réservoir (1) est vide servant de point de calibration de la mesure de fréquence,
si la première fréquence (16) est inférieure à la deuxième fréquence (17), la détermination que le niveau de remplissage de fluide dans le réservoir (1) atteint au moins ledit premier motif (4),
si la deuxième fréquence (17) est égale à la première fréquence (16), la détermination que le niveau de remplissage de fluide dans le réservoir (1) atteint au moins ledit deuxième motif (6).
7. Procédé de réalisation d’un dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) selon la revendication 6, comprenant, si la première fréquence (16) est identique à la deuxième fréquence (17) et à la fréquence de référence, la détermination que le réservoir (1) est vide.
8. Procédé de réalisation d’un dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) selon la revendication 6 ou 7, comprenant, si la première fréquence (16) est inférieure à la deuxième fréquence (17), la détermination que le niveau du fluide dépasse le premier motif (4).
9. Procédé de réalisation d’un dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir (1) selon l’une des revendications 6 à 8, comprenant, si la deuxième fréquence (17) devient identique à la première fréquence (16) et est distincte de la fréquence de référence, la détermination que le niveau du fluide dépasse le deuxième motif (6).
10. Véhicule automobile comprenant un dispositif de détection d’un seuil de remplissage d’un fluide dans un réservoir selon l’une des revendications 1 à 5.
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