Brevet FR2932011A1 — publié le 20091204

L'invention concerne un procédé d'alimentation électrique d'une unité électronique intégrée dans un boîtier destiné à êtr e monté sur une jante d'une roue de véhicule. Elle s'étend à un boîtier électronique réalisé par la mise en oeuvre du dit procédé. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent des systèmes de surveillance comportant des boîtiers électroniques montés sur chacune des roues de véhicules, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance comportent classiquement: - monté sur chacune des roues du véhicule, un boîtier électronique intégrant: • une unité électronique de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement de la roue, comportant : * des capteurs de mesure de paramètres tels que pression, température, accélération ..., * un émetteur radiofréquence, * et une unité centrale à microprocesseur, programmée pour commander périodiquement au moins une mesure de chaque paramètre et l'émission d'une trame de données représentatives des valeurs mesurées, • et une pile, telle que pile bouton, d'alimentation électrique de l'électronique de surveillance, - et, montée sur le véhicule, une unité centrale de réception des signaux émis par les boîtiers électroniques, dotée d'un calculateur intégrant un récepteur 25 radiofréquence connecté à une antenne. En règle générale, un des éléments particulièrement � sensibles � des boîtiers électroniques consiste dans la pile bouton classiquement utilisée pour alimenter l'unité électronique de surveillance. En effet, la durée de vie des boîtiers électroniques est directement conditionnée par la durée de vie de ces piles. 30 Une solution palliative, notamment décrite dans le brevet US2004/0078662, a consisté à envisager de remplacer les piles boutons par des moyens d'alimentation électrique comportant un élément piézoélectrique susceptible de transformer l'énergie mécanique résultant de la rotation et des vibrations des roues en énergie électrique. Selon ce principe, les moyens d'alimentation électrique produisent une énergie renouvelable, et la durée de vie des boîtiers électroniques est donc théoriquement illimitée. Toutefois, la quantité d'énergie fournie par les éléments piézoélectriques est relativement faible, et actuellement, cette quantité d'énergie s'avère trop faible pour obtenir une alimentation électrique suffisante des divers composants électroniques intégrés dans les boîtiers électroniques, et particulièrement pour obtenir une périodicité acceptable, c'est-à-dire une périodicité suffisamment élevée, des séquences de mesure des paramètres de fonctionnement des roues. La présente invention vise une solution palliative à l'emploi de piles boutons, et a pour principal objectif de fournir des moyens d'alimentation électrique aptes à produire une énergie renouvelable. A cet effet, l'invention vise, en premier lieu, un procédé d'alimentation électrique d'une unité électronique intégrée dans un boîtier destiné à être monté sur une jante d'une roue de véhicule chaussée d'un pneumatique, ce procédé se caractérisant, selon l'invention, en ce qu'il consiste à alimenter l'unité électronique au moyen d'un générateur thermoélectrique de faible puissance doté de deux plaques frontales reliées par des couples de thermopiles, disposé de façon à créer un gradient thermique entre les deux plaques frontales. L'invention a donc consisté, d'une part, à mettre en lumière que les boîtiers montés sur les jantes de roues subissaient des variations de température, et d'autre part, à mettre à profit ces variations de température pour produire de I énergie en vue de l'alimentation de l'électronique intégrée dans les dits boîtiers, en utilisant des générateurs thermoélectriques de faible puissance. II est à noter que, selon l'invention, on entend signifier par générateur thermoélectrique de faible puissance, des générateurs du type notamment décrit dans la demande de brevet WO2007/095028, conçus pour transformer l'énergie calorifique en énergie électrique en utilisant le principe des thermopiles (effet Seebeck). Un tel procédé d'alimentation permet de fournir au moins un pourcentage notable de l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'unité électronique des boîtiers, et conduit donc à une réduction notable de la taille des piles requises, voire même à une suppression de telles piles, par exemple notamment, en couplant la production des générateurs thermoélectriques à une production par éléments piézoélectriques. ' Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, on dispose le générateur thermoélectrique de façon qu'une des plaques frontales soit thermiquement reliée à la jante et que l'autre plaque frontale soit baignée par l'air renfermé à l'intérieur du pneumatique. Selon ce mode de mise en oeuvre, une des plaques frontales du générateur thermoélectrique se trouve thermiquement au contact de la jante de roue, c'est-à-dire de l'élément de la roue qui est soumis aux plus importants gradients de température, tandis que l'autre plaque de contact se trouve au contact de la masse d'air renfermée dans le pneumatique beaucoup plus stable en température. Ainsi, de très importants gradients thermiques sont créés entre les deux plaques de contact des générateurs, conduisant à des conditions optimales de production d'énergie électrique. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on délivre l'énergie électrique fournie par le générateur thermoélectrique vers des moyens de stockage de la dite énergie électrique, associés à des moyens de commutation aptes à être commutés entre une position ouverte d'accumulation de l'énergie dans les moyens de stockage et une position fermée de distribution de l'énergie accumulée. De tels moyens de stockage permettent, en effet, de garantir une accumulation suffisante d'énergie entre chaque cycle de mesures commandé par l'unité 15 électronique. L'invention s'étend à un boîtier électronique destiné à être monté sur une jante d'une roue de véhicule chaussée d'un pneumatique, le dit boîtier intégrant une unité électronique de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement de la dite roue et des moyens d'alimentation électrique de la dite unité électronique. Selon l'invention, les 20 moyens d'alimentation électrique de ce boîtier électronique comportent un générateur thermoélectrique de faible puissance doté de deux plaques frontales reliées par des couples de thermopiles, intégré dans le boîtier électronique de façon qu'un gradient thermique soit créé entre les dites plaques frontales. De plus, de façon avantageuse selon l'invention, le générateur 25 thermoélectrique est agencé de façon qu'une de ses plaques frontales soit disposée de façon à pouvoir être reliée thermiquement à une jante de roue, et que son autre plaque frontale soit baignée par l'air renfermé à l'intérieur du pneumatique. A cet effet, et en premier lieu, chaque boîtier électronique comprend avantageusement une semelle en un matériau thermiquement conducteur disposée en 30 sous face du dit boîtier électronique de façon à pouvoir être appliquée sur une jante de roue, et sur laquelle est solidarisée une des plaques frontales du générateur thermoélectrique. De plus, chaque boîtier électronique forme avantageusement une chambre délimitée par une des plaques frontales du générateur thermoélectrique, dotée de 35 passages de communication avec le volurre d'air renfermé à l'intérieur d'un pneumatique. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'alimentation électrique de chaque boîtier électronique comportent : - des moyens de stockage de l'énergie électrique produite par le générateur thermoélectrique, - et des moyens de commutation aptes à être commutés entre une position ouverte d'accumulation de l'énergie dans les moyens de stockage et une position fermée 5 de distribution de l'énergie accumulée. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : - la figure la est une vue de dessus schématique d'un véhicule équipé d'un 10 système de surveillance comportant des boîtiers électroniques selon l'invention, - la figure 1 b est une vue de détail schématique en perspective représentant une portion d'une des roues de ce véhicule ainsi que le boîtier électronique équipant cette dernière, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un boîtier électronique 15 selon l'invention, sur laquelle les parois du dit boîtier sont représentées transparentes, - la figure 3 est une coupe schématique, par un plan longitudinal A, de ce boîtier électronique, sur laquelle les parois du dit boîtier sont représentées transparentes, - et la figure 4 est un graphique représentatif de l'évolution des températures dans des boîtiers électroniques selon l'invention montés sur les quatre roues d'un 20 véhicule. La figure la représente un véhicule 1 doté d'un système de surveillance comportant classiquement: - associé à chaque roue 2-5, un boîtier électronique 8-11 selon l'invention solidarisé sur la jante 6 de la dite roue, de façon à être positionné à l'intérieur de 25 l'enveloppe du pneumatique 7 chaussant cette jante 6, - et un calculateur centralisé ou unité centrale 30 situé dans le véhicule 1, comportant un microprocesseur et intégrant un récepteur RF. De façon usuelle, les boîtiers électroniques 8-11 sont adaptés pour mesurer des paramètres de fonctionnement (pression, température, accélération...) des roues 2-5 30 associées, et pour émettre, à destination du calculateur centralisé 30, des trames de données incorporant les données relatives aux mesures effectuées. A cet effet, chacun des boîtiers électroniques 8-11 intègre, en premier lieu, des capteurs tels que 12 dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température du pneumatique 7, connectés à une unité de calcul à microprocesseur 13 35 reliée à un émetteur connecté à une antenne radiofréquence RF 14. Chacun des boîtiers électroniques 8-11 comprend également des moyens d'alimentation électrique de l'unité de calcul 13. Selon l'invention, ces moyens d'alimentation comprennent: - un générateur pour la production de l'énergie électrique, consistant en un 5 générateur thermoélectrique de faible puissance 15, - des moyens de stockage 16 de l'énergie produite, comportant au moins une capacité, - et un commutateur 17 apte à être commuté entre une position ouverte d'accumulation de l'énergie dans les moyens de stockage 16 et une position fermée de 10 distribution de l'énergie accumulée. Chaque générateur 15 est du type par exemple décrit dans la demande de brevet WO2007/095028, et comporte classiquement deux plaques frontales 18, 19 (fig 3) reliées par des couples de thermopiles 20, ainsi que deux conducteurs de connexion électrique tels que 21. 15 De plus selon l'invention, chaque générateur 15 est �encapsulé� à l'intérieur d'un boîtier électronique 8-11 de façon qu'une de ses plaques frontales 18 affleure la sous face du dit boîtier, et soit soudée sur une semelle 22 en un matériau thermiquement conducteur, tel que du cuivre, adaptée pour être collée sur une jante 6. Sur l'exemple représenté à la figure 2, cette semelle 22 présente la forme d'un 20 H sur la barre transversale 22a duquel est soudée la plaque frontale 18 du générateur 15. Selon l'invention, en outre, chaque boîtier électronique 8-11 est conformé de façon à définir une chambre 23 délimitée par l'autre plaque frontale 19 du générateur thermoélectrique 15, dotée de passages 24, 25, représentés sous la forme de cheminées, de communication avec le volume d'air renfermé à l'intérieur du pneumatique 7. 25 Selon l'invention, les variations de température auxquelles sont soumis les boîtiers électroniques 8-11, représentées à titre d'exemple à la figure 4 correspondant à une phase de roulage d'un véhicule 1, et sur laquelle chaque courbe correspond à un boîtier 8 à 11, permettent de créer d'importants gradients thermiques entre les plaques frontales 18, 19 de chaque générateur thermoélectrique 15, conduisant à une production 30 optimale d'énergie électrique. Notamment cette figure 4 montre que ces variations de températures se produisent pendant tout le trajet du véhicule et ce sur chacune des roues. Le générateur 15 est donc à rnême d'alimenter soit directement, soit après accumulation de l'énergie créée (en utilisant l'interrupteur 17) l'unité électronique intégrée 35 dans les boîtiers électroniques 8 -11, pendant tout déplacement du véhicule. REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation électrique d'une unité électronique (13) intégrée dans un boîtier (8-11) destiné à être monté sur une jante (6) d'une roue (2-5) de véhicule chaussée d'un pneumatique (7), caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter la dite unité électronique au moyen d'un générateur thermoélectrique (15) de faible puissance doté de deux plaques frontales (18, 19) reliées par des couples de thermopiles (20), le dit générateur étant disposé de façon à utiliser un gradient thermique apparaissant entre les deux plaques frontales (18, 19). 2/ Procédé d'alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on dispose le générateur thermoélectrique (15) de façon qu'une des plaques frontales (18) soit thermiquement reliée à la jante (6) et que l'autre plaque frontale (19) soit baignée par l'air renfermé à l'intérieur du pneumatique (7). 3/ Procédé d'alimentation selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on délivre l'énergie électrique fournie par le générateur thermoélectrique (15) vers des moyens de stockage (16) de la dite énergie électrique, associés à des moyens de commutation (17) aptes à être commutés entre une position ouverte d'accumulation de l'énergie dans les moyens de stockage (16) et une position fermée de distribution de l'énergie accumulée. 4/ Boîtier électronique (8-11) destiné à être monté sur une jante (6) d'une roue (2-5) de véhicule chaussée d'un pneumatique (7), intégrant une électronique (13) de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement de la dite roue et des moyens d'alimentation électrique de la dite électronique, le dit boîtier électronique étant caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent un générateur thermoélectrique (15) de faible puissance doté de deux plaques frontales (18, 19) reliées par des couples de thermopiles (20), le dit générateur étant intégré dans le boîtier électronique (8-11) de façon à utiliser un gradient thermique apparaissant entre les deux plaques frontales (18, 19). 51 Boîtier électronique (8-11) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le générateur thermoélectrique (15) est agencé de façon qu'une de ses plaques frontales (18) soit disposée de façon à pouvoir être reliée thermiquement à une jante (6) de roue, et que son autre plaque frontale (19) soit baignée par l'air renfermé à l'intérieur du pneumatique (7). 6/ Boîtier électronique (8-11) selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend une semelle (22) en un matériau thermiquement conducteur disposée en sous face du dit boîtier électronique de façon à pouvoir être appliquée sur une jante (6) de roue, et sur laquelle est solidarisée une des plaques frontales (18) du générateur thermoélectrique (15). 7/ Boîtier électronique selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce qu'il forme une chambre (23) délimitée par une des plaques frontales (19) du générateur thermoélectrique (15), dotée de passages (24, 25) de communication avec le volume d'air renfermé à l'intérieur d'un pneumatique (7). 8/ Boîtier électronique (8-11) selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent : - des moyens de stockage (16) de l'énergie électrique produite par le générateur thermoélectrique (15), - et des moyens de commutation (17) aptes à être commutés entre une 10 position ouverte d'accumulation de l'énergie dans les moyens de stockage (16) et une position fermée de distribution de l'énergie accumulée.