Brevet FR3027454A1 — publié le 20160422

La présente invention concerne une batterie pour un circuit électronique et un procédé d'optimisation du gain d'une telle batterie. Plus particulièrement, cette batterie est appelée à alimenter un circuit électronique embarqué dans un véhicule automobile ou transporté par un usager de ce véhicule. Dans le domaine automobile, de nombreux dispositifs électroniques sont embarqués dans le véhicule et/ou sont transportés par les usagers de ce véhicule. Ces dispositifs sont adaptés pour transmettre ou recevoir des informations à l'aide d'une antenne. On peut citer par exemple, les systèmes de surveillance de la pression des pneus qui comportent généralement au moins un module implanté sur une roue du véhicule alimenté par une pile et transmettant des information (sans fil) par LF (« Low Frequency » pour basse fréquence), RF (« Radio Frequency » pour radio fréquence), UWB (« Ultra Wide Band », pour à bande de fréquence ultra large) .., ou bien des dispositifs d'accès au véhicule (de type badge, Smartphone (téléphone portable) etc...) possédant eux aussi une source d'alimentation en énergie autonome (pile) et une antenne, ou tout autre émetteur / récepteur autonome. Pour des raisons de réduction des coûts et de facilité d'utilisation, on cherche à diminuer le poids et l'encombrement de ces dispositifs électroniques tout en maintenant leurs performances. On cherche également à diminuer le nombre d'éléments constituants ces dispositifs électroniques, afin de diminuer leur processus et leur coût de fabrication. La présente invention a pour but de pallier l'ensemble de ces inconvénients et propose à cet effet une batterie présentant un pôle associé à une première languette de connexion électrique et un pôle associé à une seconde languette conductrice, les dites languettes étant adaptées pour être connectées électriquement à un circuit électronique. Selon l'invention la batterie est remarquable en ce que les première et seconde languettes forment en outre un élément rayonnant. Ainsi, l'invention consiste à utiliser les languettes de connexion de la batterie en tant qu'antenne. De ce fait l'antenne qui était habituellement utilisée et constituait un élément supplémentaire, en général relativement volumineux, à intégrer dans le circuit électronique, n'est plus nécessaire. Cela permet de supprimer un composant électronique (antenne) relativement volumineux. En supprimant l'antenne dédiée et en utilisant les languettes de la batterie en lieu et place, il est possible de diminuer la dimension du circuit électronique. En conséquence, le poids et la dimension du dispositif électronique incorporant la batterie, le circuit électronique et l'antenne se trouvent réduits. Il en résulte également une diminution du coût de fabrication du dispositif électronique intégrant la batterie formant antenne. De manière avantageuse, une des languettes est une antenne monopôle. De manière avantageuse, au moins une des languettes présente une longueur adaptée pour constituer avec l'autre languette une antenne boucle. Plus particulièrement l'une des languettes est sensiblement en forme de L allongé et constitue 5 avec l'autre languette connectée à une masse du circuit électronique une boucle rayonnante en matériau électriquement conducteur. La présente invention concerne également un procédé d'optimisation du gain d'une batterie utilisée en tant qu'antenne. Plus particulièrement, il s'agit de déterminer quelles sont les dispositions à 10 prendre pour optimiser le gain (les performances) d'une batterie utilisée en tant qu'antenne. La présente invention a donc pour but de déterminer les critères de base à prendre en considération pour l'amélioration du gain des batteries / antennes et à proposer des solutions techniques permettant de mettre en oeuvre ces différents critères. A cet effet la présente invention propose un procédé d'optimisation d'un gain 15 prédéterminé, pour une batterie telle que décrite précédemment. Ce procédé consiste à: - équiper la dite batterie de languettes de connexions formant antenne, les dites languettes permettant également une connexion électrique avec un circuit électronique. Selon l'invention le procédé est remarquable en ce qu'il consiste en outre à: 20 - déterminer les dimensions d'un volume libre rayonnant, exempt de parties métalliques, nécessaire pour l'obtention du gain prédéterminé, le dit volume libre étant délimité par les languettes, la batterie et le circuit électronique. Ainsi il est possible de moduler le gain d'une batterie utilisée en tant qu'antenne en déterminant et en modulant le volume libre rayonnant situé entre les 25 languettes de la batterie, la batterie et le circuit électronique. Avantageusement, ce volume libre rayonnant peut être augmenté ou diminué en ajustant la forme et / ou la longueur des languettes pour obtenir un gain prédéterminé recherché. De ce fait pour un circuit électronique donné, connaissant le gain recherché, il est possible de déterminer une forme et un positionnement des languettes telles que le 30 gain recherché soit obtenu. L'optimisation du gain de l'antenne est donc effectuée sur une batterie type avec un circuit électronique type. La forme et la position des languettes types sont alors reprises pour toute batterie devant présenter le même gain. Avantageusement, l'optimisation du gain de l'antenne est réalisée en écartant les languettes de connexion de la batterie pour augmenter le volume libre rayonnant. 35 Selon une autre forme de réalisation on écarte les languettes de connexion de la batterie de telle sorte que leurs points de connexion avec la batterie soient diamétralement opposés pour maximiser le volume libre rayonnant. Selon encore un autre mode de réalisation on réduit une partie active du circuit électronique située entre les deux languettes de connexion pour augmenter le volume libre rayonnant entre les languettes, la batterie et le circuit électronique. Cette réduction est effectuée par une suppression du plan de masse à l'intérieur du circuit 5 électronique entre les deux languettes de connexion ou par une découpe du circuit électronique au niveau des points de connexions avec les languettes de la batterie. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins annexés dans lesquels : 10 - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une batterie associée à un circuit électronique selon l'art antérieur, - La figure 2 est une vue schématique en perspective d'une batterie selon l'invention associée à un circuit électronique, selon un premier mode de réalisation de l'invention, 15 - La figure 3 est une vue schématique de coté de la batterie et du circuit électronique représenté à la figure 2, - La figure 4 est une vue schématique en perspective d'une batterie selon l'invention associée à un circuit électronique, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, 20 - La figure 5 est une vue schématique de la batterie et du circuit électronique associé représenté à la figure 4 en vue de dessous, - La figure 6 est une vue schématique en coupe de la batterie et du circuit électronique selon le deuxième mode de réalisation, - La figure 7 est une vue schématique en perspective illustrant une variante 25 de réalisation dans laquelle la batterie est munie d'une antenne monopôle, - Les figures 8a et 8b sont des vues schématiques illustrant le gain d'une antenne boucle selon deux configurations distinctes, - Les figures 9a à 9c sont des vues schématiques illustrant le gain d'une antenne boucle selon plusieurs configurations distinctes, 30 - Les figures 10a et 10b sont des vues schématiques illustrant un moyen d'optimisation du gain d'une batterie utilisée en tant qu'antenne, - La figure 11 est une vue schématique illustrant un moyen d'optimisation du gain d'une batterie utilisée en tant qu'antenne. Selon la forme de réalisation représentée à la figure 1, il est déjà connu 35 d'associer une batterie 10 à un circuit électronique 11. De manière classique la batterie (ici représentée sous la forme d'une pile bouton) présente une première et une seconde face conductrice 100a et 100b respectivement et une première et une seconde languette 12, 13 de connexion (en matériau conducteur). De manière connue chacune des faces 100a, 100b de la batterie est un pôle de cette batterie. La batterie présente ainsi un pôle positif et un pôle négatif de manière 5 connue. Comme cela est plus visible sur la figure 1, une première extrémité 121 de la première languette 12 est solidaire de la première face conductrice 100a de la batterie et une première extrémité 131 de la seconde languette 13 est solidaire de la seconde face conductrice 100b de la batterie. Les secondes extrémités 122 et 132 de chacune des 10 languettes 12 et 13 sont par ailleurs connectées électriquement (de manière connue en soi et non détaillée ici) à un circuit électronique 11. Le circuit électronique 11 comporte en outre au moins un composant électronique 14 et un élément rayonnant 15 (encore appelé antenne). Un tel circuit électronique 11 et sa batterie associée 10 sont par exemple 15 utilisés dans un système d'accès mains libres ou dans un système de surveillance de la pression des pneus. En effet de tels systèmes sont conçus pour être alimentés de manière autonome (d'où la nécessité d'une source d'alimentation électrique, batterie...) et pour émettre un signal de type radio fréquence, basse fréquence, UWB (Ultra Wide Band en langue anglaise, pour bande ultra large).. .et nécessitent donc la présence d'une 20 antenne sur le circuit électronique. L'antenne 15 utilisée dans l'exemple représenté à la figure 1 est une antenne boucle. Elle est constituée par un élément conducteur électrique replié sur lui-même en forme de U et solidarisé au circuit électronique 11. Comme on peut le voir à la figure 1 cette antenne 15 présente un encombrement non négligeable. On cherche donc à réduire 25 l'encombrement du système constitué par la batterie 10, le circuit électronique 11 et l'antenne 15. On cherche également à diminuer le nombre de pièces constituant le système et à diminuer son poids et son coût de production, tout en maintenant les performances du système. Selon l'invention (figure 2) on modifie la longueur d'au moins une première 30 languette 12 de connexion en la prolongeant de manière à utiliser cette languette en tant qu'élément rayonnant (antenne). La deuxième languette de connexion 13 est quant à elle reliée d'une part à la masse du circuit électronique et d'autre part à la seconde face de la batterie. L'ensemble constitué par les premières et deuxièmes languettes, la batterie, 35 et les connexions des languettes au circuit électronique constitue une boucle de matériau conducteur apte à rayonner et à former une antenne boucle. De ce fait il est possible de diminuer les dimensions du circuit électronique 11, puisque l'antenne 15 n'est plus utilisée et n'a donc plus besoin de support. On notera que la batterie 10 est (dans l'exemple représenté) partiellement supportée par le circuit électronique 11 ce qui permet de réduire la dimension de l'ensemble constitué par la batterie et son circuit électronique associé. Comme cela est plus visible à la figure 3, la première languette 12 formant antenne est en contact d'une part avec la batterie 10 et d'autre part avec le circuit électronique 11 On notera que l'une des languettes est sensiblement en forme de L allongé 10 (languette 12 dans l'exemple représenté) et constitue avec l'autre languette (13 dans l'exemple représenté) connectée à une masse du circuit électronique une boucle en matériau électriquement conducteur. Ainsi les languettes 12 et 13 assurent d'une part la connexion électrique de la batterie et du circuit électronique 11 associé et d'autre part assurent une fonction 15 d'antenne pour le circuit électronique 11. Avantageusement selon la présente invention l'antenne boucle 15 a été supprimée et la fonction de cette antenne est reprise par la batterie 10 munie de ces deux languettes 12 et 13. Comme la batterie 10 et ses languettes sont maintenant utilisées en tant 20 qu'antenne, il est nécessaire de fournir des moyens de filtrage du circuit électronique 11 de manière à éliminer la composante continue de l'étage d'émission RF (LF, UWB...). Ces moyens (capacité ...) connus en eux ne sont pas détaillés ici. On notera que la connexion des languettes avec chacun des pôles de la batterie est effectuée de préférence par soudure. La connexion des languettes avec le 25 circuit électronique peut quant à elle être réalisée par tous moyens appropriés (soudure, contact, press fit (emmanchement à force)...) Le nombre de pièces utilisé dans le cadre de la présente invention est diminué tout en maintenant les performances du système constitué par la batterie et le circuit électronique. De même le poids, la taille et le coût de fabrication du système sont réduits. 30 Dans un second mode de réalisation, la batterie 100 (figures 4 à 6) est placée entièrement sur la face 110a du circuit électronique 110. On dit ici que l'on réalise un montage par empilement. En effet le circuit électronique supporte totalement l'empilement constitué par la batterie 100 et les composants électroniques 140 (figures 5 et 6). Dans ce second mode de réalisation les premières et deuxièmes languettes 35 de connexion 120, 130 de la batterie 100 jouent à la fois un rôle de connexion électrique et un rôle d'antenne boucle. Les composants électroniques 140 sont placés sur une face 110b (figure 5) du circuit électronique tandis que la batterie 100 est placée sur une face 110a de ce même circuit électronique. Un tel empilement des différents composants du système permet de réduire la taille, le poids et le coût de fabrication de ce système. La figure 7 illustre une variante de réalisation de la batterie selon l'invention, dans laquelle les languettes de connexion 220 et 230 traversent un circuit électronique 210 pour être fixées par des zones de contact 220a et 230a à la face supérieure (sur la figure 7) de ce circuit électronique 210. La face supérieure de ce circuit porte par ailleurs des composants électroniques 240 de manière connue en soi. Selon cette variante de réalisation l'une des languettes de connexion (la languette 220 dans l'exemple représenté) est prolongée sur une hauteur h (par exemple de l'ordre de 2 à 10 mm) et est laissée en l'air de manière à réaliser une antenne monopôle. Cette forme de réalisation permet d'empiler la batterie 200, ses languettes 220, 230, le circuit électronique 210 et les composants électroniques 240 les uns sur les autres, ce qui permet de diminuer la dimension du dispositif électronique ainsi réalisé. L'antenne monopôle ainsi réalisée présente un rayonnement différent qui peut être plus favorable pour certaines intégrations mécaniques. Bien entendu pour que la batterie selon l'invention puisse être utilisée en tant qu'antenne de manière performante il est nécessaire que le gain de cette antenne soit optimisé et soit suffisant pour atteindre au moins les mêmes performances d'émission et de réception que les antennes boucles utilisées antérieurement. A cet effet il est primordial de déterminer quels sont les critères sur lesquels il est possible d'agir pour optimiser le gain de la batterie utilisée en tant qu'antenne. Comme le montre les figures 8a et 8b, pour augmenter le gain d'une antenne boucle 15 il est connu de maximiser la surface S de l'antenne. Cette surface est délimitée par l'espace compris entre l'antenne boucle 15 et son support. A la figure 8a cette surface S est de faible dimension. A la figure 8b la surface S' est plus importante. Comme le gain de l'antenne boucle 15, 15' est proportionnel à la surface de l'antenne, le gain de l'antenne représenté à la figure 8a est inférieur à celui de l'antenne représentée à la figure 8b. Un des critères permettant d'optimiser le gain d'une antenne est donc de 30 déterminer qu'elle est la surface rayonnante nécessaire pour obtenir ce gain et de modifier les dimensions de l'antenne boucle pour obtenir le gain recherché. Selon l'invention, on s'est aperçu que pour optimiser le gain d'une batterie utilisée en tant qu'antenne il est également possible de modifier le volume libre rayonnant entre les languettes de connexion de la batterie utilisée en tant qu'antenne et le corps de 35 la batterie. En effet comme les piles bouton utilisées à ce jour présentent toujours une certaine épaisseur ce n'est plus seulement la surface rayonnante qui permet de déterminer le gain d'une antenne mais aussi le volume libre rayonnant situé entre les languettes de connexion, la batterie et le circuit électronique. Comme le montre la figure 9a, le volume libre d'une pile classique est réduit. La figure 9b, montre comment augmenter ce volume libre pour obtenir un 5 gain plus important. Ainsi en fixant de manière diamétralement opposé les languettes de connexion de la batterie utilisée en tant qu'antenne, la surface (à gauche sur la figure 9b) et le volume libre rayonnant de l'antenne (à droite figure 9b) se trouvent notablement augmentés par rapport à la batterie classique représentée à la figure 9a. Comme le montre la figure 9c, en écartant davantage (placement des 10 languettes en opposition de part et d'autre d'un diamètre de la batterie) les languettes de connexion de la batterie 100 utilisée en tant qu'antenne, le volume libre obtenu est cependant moindre que dans le cas représenté à la figure 9b. En effet le volume rayonnant ne couvre dans ce cas qu'une partie limitée de la périphérie de la batterie car la boucle rayonnante ainsi constituée se referme sous la batterie (dans l'exemple 15 représenté). Ainsi l'implantation (positionnement) des languettes selon la figure 9b (languettes diamétralement opposées et perpendiculaires à un diamètre de la batterie) crée un volume libre rayonnant maximum. La figure 10b illustre comment optimiser (augmenter dans ce cas) le volume 20 libre rayonnant de la figure 10a en inclinant les languettes de la batterie, sans pour autant modifier de manière sensible la dimension du système comportant la batterie selon l'invention et le circuit électronique. La figure 11 illustre comment optimiser le volume libre rayonnant en supprimant toute partie active métallique présente dans le volume libre rayonnant entre 25 les languettes. A cet effet le plan de masse intégré dans le circuit électronique 11 est supprimé entre les points de connexions P et P' de chacune des languettes 12 et 13. Cette suppression du plan de masse à l'intérieur du circuit électronique 11 est matérialisée par le trait pointillé T. En supprimant le plan de masse à l'intérieur du circuit électronique entre les 30 points de connexions P et P' des languettes 12, 13, il est possible de garder une forme globalement rectangulaire pour le circuit électronique. Ceci permet de manipuler facilement le circuit électronique qui garde une forme extérieure habituelle. En variante il est également possible de découper le circuit électronique 11 selon les pointillés représentés à la figure 11. Dans ce cas le volume libre compris entre 35 les languettes de connexion 12 et 13 est vide de toute matière. Cette variante présente cependant l'inconvénient d'utiliser un circuit électronique de forme spécifique plus fragile à manipuler. Ainsi en réduisant la partie active du circuit électronique situé entre les deux languettes de connexion on augmente le volume libre rayonnant entre les languettes, la pile et le circuit électronique. Cette augmentation du volume libre rayonnant permet d'optimiser le gain de la batterie utilisée en tant qu'antenne selon l'invention. Selon l'invention le procédé d'optimisation d'un gain prédéterminé, d'une batterie utilisée en tant qu'antenne, consiste ainsi à : - équiper la dite batterie de languettes de connexions 12, 13, 120, 130, 220, 230 formant antenne, les dites languettes permettant également une connexion électrique avec un circuit électronique, - déterminer les dimensions d'un volume libre rayonnant, exempt de parties métalliques, nécessaire pour l'obtention du gain prédéterminé, le dit volume libre étant délimité par les languettes, la batterie et le circuit électronique. Ainsi, selon l'invention, la détermination des dimensions du volume libre rayonnant est obtenue en modifiant la forme et / ou la longueur des languettes et / ou du 15 circuit électronique associé. Avantageusement, on ajuste la forme et / ou la longueur des languettes pour obtenir le gain prédéterminé. En variante pour obtenir un gain déterminé on écarte les languettes de connexion de la pile pour augmenter le volume libre. Plus particulièrement on écarte les languettes de connexion de la pile de telle sorte que leurs points de 20 connexion avec la pile soient diamétralement opposés pour maximiser le volume libre. En variante on ajuste le gain de l'antenne en réduisant la partie active du circuit électronique situé entre les deux languettes de connexion pour augmenter le volume libre entre les languettes, la pile et le circuit électronique. Cette réduction de la partie active est par exemple effectuée par une suppression du plan de masse à l'intérieur 25 du circuit électronique entre les deux languettes de connexion pour augmenter le volume libre entre les languettes, la pile et le circuit électronique. Bien entendu la disposition des différents éléments en dessous ou au dessus du circuit électronique peut être inversée ou modifiée sans sortir du cadre de la présente invention. 30 On notera également que dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 2 et 3 on diminue la longueur L du système représenté à la figure 1 (art antérieur) pour obtenir une longueur I (I On notera que pour augmenter le gain de l'antenne formée par la batterie munie de ces deux languettes il est possible soit d'allonger une des languettes (figure 7), soit les deux, soit d'augmenter la largeur d'une ou des deux languettes. En effet comme le gain de l'antenne boucle réalisée par la batterie munie de ses deux languettes est proportionnel à la surface de l'antenne, il est possible de modifier la longueur et / ou la largeur de l'antenne pour modifier son gain. D'autre part lorsque l'on améliore (augmente) le gain de l'antenne on améliore aussi ses performances et de ce fait on diminue la consommation énergétique nécessaire pour émettre ce qui permet d'augmenter la durée de vie de la batterie. Bien entendu, les formes données aux premières et deuxièmes languettes de la batterie peuvent être très différentes de celles représentées sur les figures annexées. Notamment ces formes sont adaptables à toutes les configurations de positionnements du circuit électronique par rapport à la batterie. L'important ici est que le volume libre rayonnant des languettes de connexion qui constituent à la fois la connexion électrique de la batterie et l'antenne boucle soit adapté au gain recherché. REVENDICATIONS1. Batterie (10, 100, 200) présentant une première face conductrice associée à une première languette de connexion électrique et une seconde face conductrice associée à une seconde languette conductrice, les dites languettes (12,13; 120,130 ; 220,230) étant adaptées pour être connectées électriquement à un circuit électronique (10, 110, 210), la dite batterie étant caractérisée en ce que les dites première et seconde languettes forment en outre un élément rayonnant. 2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une des languettes présente une longueur adaptée pour constituer une antenne monopôle. 3. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une des languettes présente une longueur adaptée pour constituer avec l'autre languette une antenne boucle. 4. Batterie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'une des languettes est sensiblement en forme de L allongé et constitue, avec l'autre languette connectée à une masse du circuit électronique, une boucle en matériau 15 électriquement conducteur. 5. Batterie selon l'une quelconque des revendications 1 ,3 ou 4 caractérisée en ce que chaque languette est d'une part soudée sur une face de la batterie et d'autre part connectée au circuit électronique. 6. Batterie selon la revendication 5, caractérisée en ce que la connexion au 20 circuit électronique est une connexion par soudure. 7. Batterie selon la revendication 5, caractérisée en ce que la connexion au circuit électronique est une connexion par contact ou par emmanchement à force. 8. Procédé d'optimisation d'un gain pour une batterie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le dit procédé consistant à: 25 - équiper la dite batterie de languettes de connexions (12, 13; 120, 130 ; 220, 230) formant antenne, les dites languettes permettant également la connexion électrique avec un circuit électronique (10, 110, 210), - déterminer les dimensions d'un volume libre, exempt de parties métalliques, nécessaire pour l'obtention du gain prédéterminé, le dit volume libre étant 30 délimité par les languettes, la pile (10, 100, 210) et le circuit électronique. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lors de l'étape de détermination des dimensions du volume libre on ajuste la forme et / ou la longueur des languettes pour obtenir le gain prédéterminé. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que lors de l'étape de détermination des dimensions du volume libre, on écarte les languettes de connexion de la pile pour augmenter le volume libre. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on écarte les languettes de connexion de la pile de telle sorte que leurs points de connexion avec la pile soient diamétralement opposés pour maximiser le volume libre. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réduit la partie active du circuit électronique situé entre les deux languettes de connexion pour augmenter le volume libre entre les languettes, la pile et le circuit /0 électronique. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la réduction de la partie active est effectuée par une suppression du plan de masse à l'intérieur du circuit électronique entre les deux languettes de connexion pour augmenter le volume libre entre les languettes, la pile et le circuit électronique.