Brevet FR2742111A1 — publié le 19970613

L'invention concerne un système antivol pour véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'anti-démarrage ou blocage de conduite au moyen duquel un démarrage du moteur n'est permis que dans les cas d'autorisation donnée. Un système antivol connu (US 5 053 774) comprend un transpondeur portable qui reçoit d'un récepteur- émetteur fixe un signal codé d'interrogation. Après réception du signal codé d'interrogation, un signal codé de réponse est renvoyé au ré- cepteur-émetteur. L'énergie au moyen de laquelle le signal codé de réponse est déclenché est transmise dans le signal codé d'interrogation. L'énergie est accumulée provisoirement dans un accumulateur. Lorsque une énergie suffisante est présente dans l'accumulateur, le signal codé est alors déclenché. Le transpondeur et le récepteur-émetteur comprennent des circuits oscillants respectifs qui sont couplés entre eux d'une manière inductive. Le bilan d'énergie dans le circuit os- cillant est à son maximum lorsque ce circuit oscillant oscille à sa fréquence de résonance. Il peut toutefois arriver qu'en raison des tolérances des composants et des influences de la température, les fréquences de résonance s'écartent l'une de l'autre, de sorte qu'une faible quantité d'énergie est trans- mise au transpondeur. L'invention a pour but de fournir un système antivol, pour vé- hicule automobile, au moyen duquel un accumulateur d'énergie situé dans le transpondeur est chargé d'une manière sûre et ra- pide, afin qu'immédiatement après réception d'un signal codé d'interrogation, un signal codé de réponse puisse être émis. Conformément à l'invention, le but est atteint au moyen d'un système antivol, pour véhicule automobile, comprenant: - un récepteur-émetteur disposé dans le véhicule auto- mobile et comportant un circuit oscillant qui est mis en os- cillation à une première fréquence préfixée au moyen d'un os- 2 2742111 cillateur, de sorte que des signaux d'énergie présentant la première fréquence sont transmis à un transpondeur lorsque le transpondeur est situé au voisinage direct du récepteur- émetteur, - le transpondeur, portable, qui comporte un accumula- teur d'énergie et un circuit oscillant de transpondeur, l'accu- mulateur d'énergie étant chargé au moyen des signaux d'énergie, de sorte que le circuit oscillant de transpondeur est astreint à osciller à sa fréquence de résonance et que des signaux de données présentant la fréquence de résonance sont retransmis au récepteur-émetteur, - un compteur de fréquences, situé dans le récepteur- émetteur, auquel les signaux de données sont envoyés et qui me- sure à cette occasion la fréquence de résonance, et - une unité de commande, située dans le récepteur- émetteur, qui est reliée au compteur de fréquences et à l'os- cillateur et qui commande l'oscillateur d'une façon telle que le circuit oscillant est excité à une seconde fréquence qui coincide approximativement avec la fréquence de résonance mesu- rée. Ainsi, la fréquence de résonance du transpondeur est mesurée. La fréquence d'excitation du circuit oscillant situé dans le récepteurémetteur est alors adaptée à la fréquence de résonance du transpondeur, afin que la plus grande quantité possible d'énergie puisse être transmise au transpondeur, ce qui a l'avantage qu'une assez faible quantité d'énergie est né- cessaire pour une opération d'authentification. Par ailleurs, l'opération d'authentification ne doit pas être interrompue en raison d'un défaut d'énergie et être encore relancée, ce qui signifie qu'on réalise un gain de temps pour l'ensemble de l'opération d'authentification. 3 2742111 Suivant des développements avantageux de l'invention, il peut être prévu: - que le transpondeur comporte une unité de production de code dans laquelle est rangée en mémoire une information co- dée ou une prescription de calcul à partir desquelles est pro- duit un mot codé qui, dans l'oscillation du circuit oscillant de transpondeur, est retransmis au récepteur-émetteur en étant modulé en amplitude en fonction de l'information codée ou de la prescription de calcul, - que le mot codé soit démodulé dans l'unité de com- mande à partir de l'oscillation modulée en amplitude et soit comparé à une information codée de consigne et qu'en cas de coincidence, un signal de libération soit produit, - que l'accumulateur d'énergie soit un condensateur ou une batterie rechargeable, - que la valeur de la fréquence de résonance mesurée soit rangée en mémoire dans le récepteur- émetteur et ne soit de nouveau rangée en mémoire que lors d'un écart vis- à-vis d'une valeur précédemment mesurée. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en regard des dessins schématiques. On voit; à la figure 1, un schéma-blocs schématique du système antivol conforme à l'invention, aux figures 2a et 2b, des graphes d'oscillation d'un récepteur- émetteur et d'un transpondeur du système antivol, à la figure 3, une courbe de résonance d'un circuit os- cillant et, à la figure 4, un graphe d'impulsions du système anti- vol. Un système antivol conforme à l'invention comprend un récepteur-émetteur 1 (figure 1) qui est disposé dans le véhi- cule automobile et qui coopère avec un transpondeur portable 2, au moyen d'un couplage par transformation ou par induction, lorsque le transpondeur 2 est situé au voisinage du récepteur- émetteur 1. Le récepteur-émetteur 1 produit un champ magnétique alternatif qui oscille à une fréquence préfixée et au moyen du- quel un signal codé d'interrogation est transmis au transpon- deur 2. Le signal codé d'interrogation est constitué d'une os- cillation riche en énergie et c'est au moyen de son énergie qu'un condensateur de charge 3 ou une batterie rechargeable, situé dans le transpondeur 2, est chargé. Lorsqu'une quantité suffisante d'énergie est chargée dans le condensateur de charge 3 et que le champ alternatif est coupé, le transpondeur 2 com- mence alors à osciller, de sorte que des signaux codés sont re- transmis au récepteur-émetteur 1. En vue de la transmission d'énergie et la retransmis- sion de données, le récepteur-émetteur 1 comprend un circuit oscillant d'antenne 5, 6 qui est mis en oscillation au moyen d'un oscillateur 4. À cet effet, le circuit oscillant d'antenne 5, 6 comprend au moins un condensateur 5 et une bobine (appelée ci-après antenne 6). Le transpondeur 2 comprend aussi un circuit oscillant (appelé ci-après circuit oscillant de transpondeur 7, 8) com- portant une bobine 7 et un condensateur 8. Lorsque l'antenne 6 et la bobine 7 sont situées au voisinage direct l'une de l'au- tre, il se produist alors un couplage inductif et donc une transmission de données ou d'énergie. Cela est par exemple le cas lorsque le transpondeur 2 est disposé sur une clé de contact et que l'antenne 6 est en- roulée autour de la serrure de contact du véhicule automobile. Dès qu'on a enfonçé la clé de contact dans la serrure de con- tact et qu'on a fait tourner la clé de contact, l'antenne 6 et la bobine 7 sont couplées électriquement l'une à l'autre. Du fait de la rotation de la clé de contact, le dialogue entre le transpondeur 2 et le récepteur-émetteur 1 est engagé et pour- suivi, ce qui permet ainsi de libérer un dispositif d'anti- démarrage. L'oscillation du circuit oscillant de transpondeur 7, 8 est modulée en amplitude au moyen d'une information codée si- tuée dans le transpondeur 2. À cet effet, le transpondeur 2 peut comprendre un commutateur qui est commuté entre deux ré- sistances de charge au même rythme que l'information codée. Le commutateur peut être commandé par une unité de commande 12, ce qu'il est convenu d'appeler un circuit de transpondeur, lequel peut être réalisé sous forme d'un circuit intégré. L'information codée peut être stockée dans le transpondeur 2 dans une mémoire. Toutefois, le transpondeur 2 peut comprendre aussi une unité de calcul au moyen de laquelle une information codée est produite. À cet effet, le récepteur- émetteur 1 émet un nombre aléatoire qui est traité avec un al- gorithme mathématique (prescription de calcul) rangé en mémoire dans le transpondeur 2, de façon à former un nouveau mot codé. Le nombre aléatoire peut être transmis au transpondeur dans l'oscillation d'énergie ou dans une oscillation séparée. Le mot codé est alors retransmis au récepteur-émetteur 1 dans l'oscillation modulée. Dans le récepteur-émetteur 1, le mot aléatoire est uti- lisé pour produire un mot codé de consigne, au moyen de l'algo- rithme mathématique qui est aussi rangé en mémoire dans le ré- cepteur-émetteur 1. Lorsque le mot codé reçu et démodulé coin- cide avec le mot codé de consigne produit dans le récepteur- émetteur 1, un signal de libération est alors produit pour li- bérer le dispositif d'anti-démarrage. De tels procédés mathématiques sont aussi connus sous le nom de procédés crypto- graphiques. 6 2742111 Dans le cas de tels procédés, il n'est pas possible de lire les algorithmes rangés en mémoire. Une écoute du dialogue qui a lieu entre le récepteur-émetteur 1 et le transpondeur 2 ne per- met pas de libérer ultérieurement le dispositif de blocage de conduite, étant donné que les signaux codés sont différents à chaque tentative de démarrage. Dès qu'on a tourné la clé de contact dans la serrure de contact, le récepteur-émetteur 1 produit un champ magnétique alternatif présentant une grande intensité de champ (figure 2a). Les signaux d'énergie sont produits sur l'étendue d'une période de temps préfixée (phase de charge), par exemple ici d'une longueur de 50 ms. Ils ont une amplitude d'approximative- ment 100 volts. Selon la qualité du couplage existant entre le transpondeur 2 et le récepteur-émetteur 1, c'est-à-dire selon l'intensité de champ reçue, ces signaux d'énergie chargent le condensateur de charge 3 plus ou moins rapidement (figure 2b). Lorsque l'émission des signaux d'énergie est terminée, le condensateur de charge 3 devrait déjà être chargé dans une large mesure. Dans la phase de lecture qui suit, le transpon- deur 2 constate l'interruption des signaux d'énergie, étant donné que le récepteur-émetteur 1 ne produit ensuite qu'un champ alternatif présentant une assez faible intensité de champ (de l'ordre de quelques mV). Le transpondeur 2 commence ensuite à osciller. C'est alors que commence une sorte de "phase de ré- ponse" ou phase d'initialisation du transpondeur 2, dans laquelle des données sont inscrites dans le transpondeur 2, puis lues et/ou des calculs mathématiques sont effectués. Le circuit oscillant d'antenne 5, 6 est mis en oscilla- tion à une première fréquence d'excitation fE. par l'oscillateur 4 présentant une grandeur d'excitation. Comme grandeur d'exci- tation, il est possible d'utiliser la tension de sortie ou le courant de l'oscillateur 4. Cet oscillateur 4 oscille à la fré- quence d'oscillateur f0. Il peut en outre être disposé, entre l'oscillateur 4 et le circuit oscillant d'antenne 5, 6, un di- viseur de fréquence 15 qui divise la fréquence d'oscillateur f0 de façon à l'abaisser à la fréquence d'excitation fEl voulue. Sous l'effet de la grandeur d'excitation, il se forme une oscillation forcée du circuit oscillant d'antenne 5, 6 qui est fixe et oscille alors à la fréquence d'excitation fE1. Chaque circuit oscillant possède une fréquence propre, appelée aussi fréquence de résonance fR, qui est déterminée par o10 les composants du circuit oscillant, à savoir, dans le récep- teur-émetteur 1, essentiellement par l'antenne 6 et le conden- sateur 5 et, dans le transpondeur 2, par la bobine 7 et le con- densateur 8. L'intensité produite (intensité de champ / ampli- tude) de l'oscillation est à son maximum lorsque le circuit os- cillant est excité à la fréquence d'excitation fE égale à la fréquence de résonance fR (le point de travail Pi du circuit os- cillant est alors situé au point de résonance P0; voir à cet effet la figure 3). Dans ce cas, la plus grande partie de l'énergie est transmise au transpondeur 2, de sorte que le con- densateur de charge 3 peut être chargé rapidement. Le bilan de puissance est illustré à l'aide d'une courbe de résonance (figure 3) sur laquelle la fréquence f est portée en abscisses (axe des x) et l'intensité d'oscillation I, résultant de la grandeur d'excitation, en ordonnées (axe des y). Si la fréquence d'excitation fE s'écarte de la fréquence de résonance fR, l'intensité I de l'oscillation devient alors plus petite et c'est une plus faible quantité d'énergie qui est transmise au transpondeur 2. Le point de travail optimal P0 est occupé lorsque la fréquence d'excitation fE est égale à la fré- quence de résonance fR- En fonction de la différence existant entre les deux fréquences, le point de travail est situé à des intensités plus faibles (voir point de travail P1 ou P2). 8 2742111 Le circuit oscillant de transpondeur 7, 8 est d'abord mis en oscillation au moyen de la fréquence d'excitation fE1 du circuit oscillant d'antenne 5, 6. Lorsque la fréquence d'exci- tation fE, coincide avec la fréquence de résonance fRA du récep- teur-émetteur 1, l'intensité I produite est à son maximum. Étant donné que le récepteur-émetteur 1 et le transpondeur 2 sont couplés entre eux de manière inductive, la plus grande partie de l'énergie est transmise au transpondeur 2 et donc ac- cumulée dans le condensateur de charge 3 lorsque la fréquence d'excitation fúE est égale à la fréquence de résonance fRT du transpondeur 2. Bien que, lors de la mise au point d'un tel système an- tivol, on prenne soin que la fréquence d'excitation fE1 coincide dans la plus large mesure possible avec la fréquence de réso- nance fp du récepteur-émetteur 1 et la fréquence de résonance fRT du transpondeur 2, il est possible qu'en raison des toléran- ces des composants situés aussi bien dans le récepteur-émetteur 1 que dans le transpondeur 2, les fréquences de résonance fRA et fRT et la fréquence d'excitation fE1 présentent un écart, de sorte qu'il ne se produit pas de transmission optimale d'éner- gie au transpondeur 2 et, dans ce dernier, au condensateur de charge 3. --- Déjà pour de faibles écarts des deux fréquences l'une vis-à-vis de l'autre,-- avec une qualité assez élevée des circuits oscillants (représentée en ligne en trait interrompu par la courbe étroite de qualité de la figure 3), il pourrait se produire une diminution considérable de l'intensi- té/amplitude du champ alternatif transmis. On obtiendrait alors un bilan de puissance optimal si les composants des circuits oscillants 5, 6 et 7, 8 et de l'os- cillateur 4 étaient sélectionnés de façon à ne présenter que de faibles écarts vis-à-vis des valeurs de consigne et de façon que, par suite, les mêmes conditions relatives règnent constam- 9 2742111 ment. A cet effet, il est toutefois nécessaire de mettre en oeuvre des moyens très complexes. Des influences extérieures, telles que des fluctuations de température, peuvent aussi avoir un effet sur les composants, de sorte que les conditions rela- tives varient rapidement. Il peut même arriver que l'énergie maximale ne soit pas transmise. Les composants du transpondeur 2 sont tout particuliè- rement soumis à des fluctuations de tolérances, étant donné qu'il s'agit d'une pièce "sophistiquée" qui ne doit présenter que de très faibles dimensions. Par conséquent, la fréquence de résonance fRT de différents transpondeurs est la plupart du temps différente. La qualité du circuit oscillant d'antenne 5, 6 est en général beaucoup plus grande que la qualité du circuit oscillant de transpondeur 7, 8, étant donné que les composants du récepteur-émetteur 1 peuvent être fabriqués d'une manière plus précise. Pour que le condensateur de charge 3 puisse toujours être chargé d'une manière sûre et totale et être aussi rechargé d'une manière sûre et totale, il est prévu, conformément à l'invention, de mesurer la fréquence de résonance fRT du trans- pondeur 2 et de modifier la fréquence d'excitation fEz du récep- teur-émetteur 1 après la recharge ou une nouvelle charge, de façon à obtenir une seconde fréquence d'excitation fE2, cette seconde fréquence d'excitation fE2 étant adaptée à la fréquence de résonance fRT du transpondeur 2. Dès qu'on fait tourner le transpondeur 2 avec la clé de contact dans la serrure de contact, l'énergie de l'oscillateur 4 est mise en circuit. L'oscillateur 4 commence à osciller à une fréquence d'oscillateur f0 préfixée. La fréquence d'excita- tion fE, qui en résulte, et qui peut être égale à cette fré- quence d'oscillateur fa, est maintenue constante pendant la du- rée de la phase de charge. Dès que la phase de charge est ter- 1O 2742111 minée, c'est-à-dire dès que le champ alternatif du récepteur- émetteur 1 est coupé (voir figure 4; champ alternatif du ré- cepteur-émetteur 1 présent = MARCHE et absent = ARRET), le transpondeur 2 commence à osciller à sa fréquence de résonance fRT- Étant donné que le transpondeur 2 et le récepteur-émetteur 1 sont couplés entre eux d'une manière inductive, cette os- cillation intervient sur le récepteur-émetteur 1. Dans le réacteur-émetteur 1, l'oscillation de transpon- deur est captée par un démodulateur 13 et numérisée et la fré- quence de résonance fRT est mesurée par un compteur de fréquen- ces situé dans le démodulateur 13. Une unité de commande 14, qui est reliée au compteur de fréquences, exploite le résultat. Si la fréquence de résonance fRT s'écarte de la fréquence d'ex- citation fE1, cette fréquence d'excitation fE1 est adaptée à la fréquence de résonance fRT, ce qui signifie que le circuit os- cillant d'antenne 5, 6 est par la suite excité à la seconde fréquence d'excitation fE2 qui est approximativement égale à la fréquence de résonance fRT- Un diviseur de fréquence 15 pouvant être commandé ou un oscillateur 4 réglable peut être utilisé à cet effet. La fréquence de résonance fRT mesurée peut être rangée en mémoire dans le récepteur-émetteur 1. Lors de la recharge suivante ou lors de l'opération de démarrage suivante, la fré- quence de résonance fRT rangée en mémoire peut être appelée et l'oscillateur 4 ou le diviseur de fréquence 15 peut être réglé d'une manière correspondante. Ainsi, la fréquence d'excitation fE du récepteur-émetteur 1 est adaptée automatiquement à la fré- quence de résonance fRT du transpondeur 2. Lorsque le transpondeur 2 est réalisé sous forme d'un transpondeur cryptographique, il calcule alors un signal codé à partir d'un nombre aléatoire transmis par le récepteur- émetteur 1. A cet effet, des données doivent être inscrites dans le il 2742111 transpondeur 2 et/ou des données doivent être lues. Par ailleurs, le signal codé doit être calculé d'une manière complexe. Il est possible que l'énergie du condensateur de charge 3 ne suffise pas toujours à cet effet. C'est pourquoi le condensateur de charge 3 doit être rechargé entre-temps. Cette recharge a déjà lieu pour une fréquence d'excitation adaptée fE2 qui est adaptée à la fréquence de résonance fRT. Lors de l'opération suivante de démarrage, la fréquence d'excitation fE peut être égale à la dernière fréquence de résonance fRT mesurée. Il est toutefois possible aussi que, lors de l'opération suivante de démarrage, ce soit de nouveau la valeur préréglée de la fréquence d'exci- tation fE1 qui soit adoptée. La mesure de la fréquence de résonance fRT peut aussi s'effectuer en mesurant une ou plusieurs oscillations. Pour que la fréquence de résonance fRT correcte soit détectée, une divi- sion par le nombre d'oscillations doit avoir lieu dans le ré- cepteur-émetteur 1. La valeur de la fréquence de résonance fRT peut être rangée en mémoire dans le récepteur-émetteur 1. L'unité de commande 14 se reporte alors à cette valeur rangée20 en mémoire et commande l'oscillateur 4 ou le diviseur de fré- quence 15. Si la fréquence de résonance fRT varie en raison d'influences de la température, la valeur précédemment rangée en mémoire peut s'inscrire d'une manière superposée, de sorte qu'il existe une adaptation permanente à la fréquence de réso- nance fRT actuelle. Il est important pour l'invention que l'opération de recharge soit au moins effectuée lorsque la fréquence d'excita- tion fE2 est adaptée. Par ailleurs, lors d'une opération sui- vante de démarrage, l'opération de charge peut aussi avoir lieu lorsque la fréquence d'excitation fE2 a varié. On a ainsi l'as- surance qu'une quantité suffisante d'énergie est disponible dans le transpondeur 2 pour renvoyer un mot codé au récepteur- émetteur 1. Le mot codé ou l'information codée peut être ce qu'il est convenu d'appeler un "code fixe" dans lequel le mot codé fixé initialement ne varie plus lors des opérations futures de démarrage. On peut toutefois utiliser aussi ce qu'il est conve- nu d'appeler un "code alternatif" ou "code roulant". Dans ce cas, le mot codé transmis au récepteur-émetteur 1 varie à cha- que opération de démarrage. Il est avantageux d'utiliser des procédés cryptographiques pour produire le mot codé, ce qui présente un avantage concernant la technique de sécurité, étant donné que les mots codés qui viennent d'être transmis ne peuvent pas être lus à partir du transpondeur 2. 13 2742111 REVENDICATIONS 1. Système antivol, pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: - un récepteur-émetteur (1) disposé dans le véhicule automobile et comportant un circuit oscillant (5, 6) qui est mis en oscillation à une première fréquence (fEl) préfixée au moyen d'un oscillateur (13), de sorte que des signaux d'énergie présentant la première fréquence (fEl) sont transmis à un trans- pondeur (2) lorsque le transpondeur (2) est situé au voisinage direct du récepteur-émetteur (1), - le transpondeur (2), portable, qui comporte un accu- mulateur d'énergie (3) et un circuit oscillant de transpondeur (7, 8), l'accumulateur d'énergie (3) étant chargé au moyen des signaux d'énergie, de sorte que le circuit oscillant de trans- pondeur (7, 8) est astreint à osciller à sa fréquence de réso- nance (fRT) et que des signaux de données présentant la fré- quence de résonance (fRT) sont retransmis au récepteur-émetteur20 (1), - un compteur de fréquences (13), situé dans le récep- teur-émetteur (1), auquel les signaux de données sont envoyés et qui mesure à cette occasion la fréquence de résonance (fRT), et25 - une unité de commande (14), située dans le récepteur- émetteur (1), qui est reliée au compteur de fréquences (13) et à l'oscillateur (4, 15) et qui commande l'oscillateur (4, 15) d'une façon telle que le circuit oscillant (5, 6) est excité à une seconde fréquence (fE2) qui coîncide approximativement avec la fréquence de résonance (fRT) mesurée. 2. Système antivol selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le transpondeur (2) comporte une unité de produc- 14 2742111 tion de code (12) dans laquelle est rangée en mémoire une in- formation codée ou une prescription de calcul à partir desquel- les est produit un mot codé qui, dans l'oscillation du circuit oscillant de transpondeur (7, 8), est retransmis au récepteur- émetteur en étant modulé en amplitude en fonction de l'informa- tion codée ou de la prescription de calcul. 3. Système antivol selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le mot codé est démodulé dans l'unité de commande (14) à partir de l'oscillation modulée en amplitude et est com- paré à une information codée de consigne et en ce qu'en cas de coincidence, un signal de libération est produit. 4. Système antivol selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'accumulateur d'énergie (3) est un condensateur ou une batterie rechargeable. 5. Système antivol selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la valeur de la fréquence de résonance mesurée (fRT) est rangée en mémoire dans le récepteur-émetteur (1) et n'est de nouveau rangée en mémoire que lors d'un écart vis-à- vis d'une valeur précédemment mesurée.