Brevet FR3037445A1 — publié le 20161216

ANTENNE POUR VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne une antenne pour véhicule automobile. Elle trouve une application particulière mais non limitative dans les communications avec un identifiant d'accès mains libres pour véhicule automobile et dans les communications avec un transpondeur pour véhicule automobile. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un dispositif mains-libres connu de l'homme du métier comprend un identifiant mains-libres et une première antenne basse fréquence disposée dans le véhicule automobile. L'identifiant d'accès mains-libres portée par un utilisateur permet d'effectuer une fonction de verrouillage/déverrouillage automatique à distance d'un ouvrant du véhicule automobile et/ou une authentification pour le démarrage du moteur du véhicule automobile sans action sur ledit identifiant d'accès mains-libres. L'identifiant d'accès mains-libres communique à cet effet avec cette première antenne basse fréquence. La communication entre ledit identifiant d'accès mains-libres et ladite première antenne est une communication d'une distance de l'ordre de deux mètres. La première antenne peut être disposée à l'intérieur du véhicule automobile (dans le coffre, dans la planche de bord etc.) ou à l'extérieur du véhicule automobile (dans un pare-choc par exemple). Classiquement, un dispositif de secours appelé dispositif d'immobilisation est associé au dispositif mains-libres pour que, en cas de défaillance de l'identifiant mains-libres, le véhicule automobile puisse tout de même 3037445 2 démarrer. Un dispositif d'immobilisation pour véhicule automobile connu de l'homme du métier comprend un transpondeur et une deuxième antenne basse fréquence disposée dans le véhicule automobile. Le transpondeur permet d'effectuer une fonction 5 d'immobilisation/déverrouillage de la colonne de direction. Il communique à cet effet avec la deuxième antenne. La communication entre le transpondeur et ladite deuxième antenne est une communication faible distance, de l'ordre de quelques centimètres. La deuxième antenne est en général disposée dans la colonne de direction. 10 Un inconvénient de cet état de la technique réside dans le fait que pour effectuer une communication mains-libres et une communication transpondeur, il est nécessaire d'avoir deux antennes différentes dans le véhicule automobile. 15 Dans ce contexte, la présente invention vise à résoudre l'inconvénient précédemment mentionné. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION A cette fin l'invention propose une antenne pour véhicule automobile, 20 ladite antenne comprenant une inductance et un connecteur adapté pour connecter ladite antenne à un faisceau de fils, caractérisé en ce que ladite antenne comprend en outre : - un condensateur disposé en série avec l'inductance ; - un point milieu disposé entre ladite inductance et ledit condensateur ; 25 et en ce que le connecteur est un connecteur trois points et le faisceau de fils est un faisceau à trois fils. Ainsi, comme on va le voir en détail ci-après, le point milieu permet d'avoir un troisième fil connecté à l'antenne et qui permet de recevoir des signaux provenant d'un identifiant d'accès mains libres, les deux autres fils 3037445 3 permettant d'envoyer des signaux audit identifiant d'accès mains-libres et/ou à un transpondeur. Selon des modes de réalisation non limitatifs, l'antenne peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi 5 les suivantes. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne coopère avec une première résistance connectée à un premier fil du faisceau de fils. 10 Dans un mode de réalisation non limitatif, la première résistance est intégrée dans ladite antenne. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne coopère avec au moins une deuxième résistance connectée à au moins un fil différent du 15 premier fil du faisceau de fils et adaptée pour ajuster le niveau de courant circulant dans ladite antenne. Dans un mode de réalisation non limitatif, la deuxième résistance est intégrée dans ladite antenne. 20 Dans un mode de réalisation non limitatif, le rapport entre la première résistance et la deuxième résistance est compris entre mille et dix mille. Dans un mode de réalisation non limitatif, le connecteur est adapté pour 25 connecter : - le premier fil du faisceau de fils au point milieu ; - le deuxième fil du faisceau de fils à ladite inductance ; et - le troisième fil du faisceau de fils audit condensateur. Dans un mode de réalisation non limitatif, le deuxième fil et le troisième fil du faisceau de fils sont adaptés pour être connectés à une alimentation du véhicule automobile et le premier fil du faisceau de fils est adapté pour 3037445 4 permettre une mesure d'une amplitude de modulation de la tension entre l'inductance et le condensateur de l'antenne. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne est une antenne 5 basse fréquence. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne est adaptée pour communiquer avec un identifiant d'accès mains-libres et avec un transpondeur. 10 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 15 - la figure 1 est une vue schématique d'une antenne pour véhicule automobile selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention ; - la figure 2 est un premier schéma détaillé de l'antenne de la figure 1, selon un premier mode de réalisation non limitatif ; - la figure 3 est un deuxième schéma détaillé de l'antenne de la figure 20 1, selon un deuxième mode de réalisation non limitatif ; - la figure 4 est un troisième schéma détaillé de l'antenne de la figure 1, selon un troisième mode de réalisation non limitatif ; - la figure 5 est un quatrième schéma détaillé de l'antenne de la figure 1, selon un quatrième mode de réalisation non limitatif. 25 DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. 3037445 5 Une antenne A pour véhicule automobile V selon l'invention est illustrée sur les figures 1 à 5. L'antenne A est une antenne basse fréquence. Dans un mode de réalisation non limitatif, la fréquence de l'antenne basse fréquence A est comprise entre 5 20kHz et 150kHz. Dans des exemples non limitatifs, l'antenne A est disposée dans le véhicule automobile V, au niveau du bouton de démarrage, au niveau de la colonne de direction, sur le tableau de bord, au niveau de la console centrale ou à côté du levier de vitesse. 10 Comme on va le voir ci-après, l'antenne A est adaptée pour coopérer avec un identifiant d'accès mains-libres ID et un transpondeur TR. L'antenne A comprend : - une inductance Li ; 15 - un connecteur CO adapté pour connecter ladite antenne A à un faisceau de fils F. L'inductance Li est une bobine. La bobine a sa propre résistance Ri. Sur les figures 1 à 5, la bobine est ainsi modélisée par l'inductance Li et la résistance Ri. 20 25 L'antenne A comprend en outre : ladite - un condensateur Cl disposé en série avec l'inductance Li ; - un point milieu TP (« tap point » en anglais) disposé entre inductance Li et ledit condensateur Cl. Le connecteur CO est un connecteur trois points ci, c2, c3 qui est adapté pour connecter l'antenne A respectivement à un faisceau à trois fils fi, f2, f3. Plus particulièrement, dans un mode de réalisation non limitatif le connecteur CO est adapté pour connecter : 30 - le premier fil fi du faisceau de fils F au point milieu TP ; - le deuxième fil f2 du faisceau de fils F à ladite inductance Li ; et 3037445 6 - le troisième fil f3 du faisceau de fils F audit condensateur Cl. Tel qu'illustré sur les figures, le premier point cl du connecteur CO est relié au premier fil fi, le deuxième point c2 au deuxième fil f2 et le troisième point c3 au troisième fil f3. 5 Par ailleurs, le faisceau de fils F est connecté à une unité de traitement ECU du véhicule automobile V, tel que dans un exemple non limitatif le contrôle moteur dudit véhicule automobile V. Ainsi, l'antenne A est connectée via le connecteur CO audit contrôle moteur ECU. On notera par ailleurs que l'unité de traitement ECU comprend un circuit 10 intégré (non illustré) avec deux lignes de transmission TX1 et TX2 et une ligne de réception RX. Le circuit intégré comprend en outre une première résistance interne Rintl (non illustrée) sur les lignes de transmission TX1 et TX2 et une deuxième résistance interne Rint2 (non illustrée) sur la ligne de réception RX. 15 L'antenne A comporte ainsi trois sorties qui vont lui permettre de communiquer avec un identifiant d'accès mains-libres ID et un transpondeur TR tel que décrit ci-après. 20 L'antenne A est adaptée pour communiquer avec un identifiant d'accès mains-libres ID. L'identifiant d'accès-mains libres ID permet de réaliser la fonction de verrouillage/déverrouillage du véhicule automobile V appelée également fonction d'accès mains-libres RKE du véhicule automobile V qui se base sur : 25 - un échange de signaux basse fréquence SBF de l'antenne basse fréquence A du véhicule automobile vers l'identifiant d'accès mains-libres ID ; et - un échange de signaux haute fréquence (non illustrés) de l'identifiant d'accès mains-libres ID vers le véhicule automobile. 30 Lorsqu'une personne essaye d'ouvrir un ouvrant 0 du véhicule automobile V, par exemple en tirant sur une poignée d'une portière, l'antenne A envoie un 3037445 7 signal basse-fréquence SBF à l'identifiant d'accès mains-libres ID pour l'authentifier. L'identifiant d'accès mains-libres ID s'authentifie en envoyant un signal haute fréquence audit véhicule automobile V. Si l'authentification est validée l'ouvrant 0 est déverrouillé. 5 De même, l'identifiant d'accès mains-libres permet d'effectuer la fonction de démarrage du véhicule automobile V. Lorsqu'une personne appuie sur un bouton démarrage par exemple, l'antenne A envoie un signal basse-fréquence SBF à l'identifiant d'accès mains-libres ID pour l'authentifier. L'identifiant d'accès mains-libres ID s'authentifie en envoyant un signal haute 10 fréquence au dit véhicule automobile V. Si l'authentification est validée le véhicule démarre. On notera que dans un mode de réalisation non limitatif, l'antenne A du véhicule automobile est capable d'authentifier un identifiant d'accès-mains libres ID à une distance comprise entre zéro et deux mètres, voire plus de 15 deux mètres. Le deuxième fil f2 et le troisième fil f3 (l'ensemble étant appelé faisceau d'émission) permettent à l'antenne A d'émettre lesdits signaux basses fréquence SBF en direction d'un identifiant d'accès mains-libres ID. 20 Comme illustré sur les figures, le deuxième fil f2 et le troisième fil f3 du faisceau de fils F sont adaptés pour être connectés à une alimentation Bat du véhicule automobile V. Ainsi, l'alimentation Bat permet de faire circuler un courant i alternatif dans ladite antenne A et fournit une tension Vbat à ladite antenne A. Entre les fils f2 et f3, la tension Vbat est ainsi appliquée. 25 L'alimentation Bat est par exemple une batterie du véhicule automobile V. Dans un mode de réalisation non limitatif, la tension Vbat est comprise entre 8 et 16 Volts. Dans une variante de réalisation non limitative, la tension Vbat est égale à 12 Volts. 30 On notera qu'il existe un fort courant i notamment lorsque l'antenne A communique avec un identifiant d'accès mains-libres ID. En effet, lorsque 3037445 8 l'antenne A communique avec un identifiant d'accès mains-libres ID, elle doit émettre un champ magnétique suffisamment important pour communiquer avec lui et donc être alimentée par un courant i suffisamment fort à cet effet. Le champ magnétique défini en effet la distance de communication de 5 l'antenne A, qui est ici de l'ordre de deux mètres dans un exemple non limitatif. Dans un exemple non limitatif, le courant i est de l'ordre de lA (Ampère). Le condensateur Cl, connecté avec l'inductance Li, permet de créer une 10 résonnance de l'antenne A ce qui a pour conséquence de réduire l'impédance globale Z de l'antenne A (la partie imaginaire de l'impédance Z étant nulle) et ainsi de générer plus de courant i dans ladite antenne A. A partir de la tension Vbat, une tension Us est créée au niveau du fil fi, du condensateur Cl et du point milieu TP. 15 La tension Us reste ainsi localisée au point milieu TP. On notera que le courant i est proportionnel à cette tension Us puisque cette dernière est égale à la résistance totale Rtot se trouvant sur les lignes de transmission TX1 et TX2 et sur le faisceau d'émission f2-f3, fois le courant i. 20 On a ainsi Us=Rtori, avec la résistance totale Rtot égale à l'ensemble des résistances en série se trouvant sur les lignes de transmission TX1 et TX2 et sur le faisceau d'émission f2-f3. Ainsi, dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, Rtot = Rl+Rintl . Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, Rtot = R5+Rl+R4+Rintl . 25 Cette tension Us est une surtension car elle est nettement plus importante que la tension Vbat. En effet, à la résonance, l'intensité du courant i dans l'antenne A (représentée par Li-Ri-Ci) n'est limitée que par la résistance totale Rtot car l'impédance globale Z=Rtot à la résonance. La tension Us est égale à Q*Vbat avec Q le facteur de surtension de 30 l'antenne accordée (également appelé facteur de qualité). On rappelle que Q 3037445 9 = fO/B = (0011)/R1 ; avec f0 la fréquence de résonance de l'antenne A, B, la bande passante de l'antenne A et w0= 27.f0. Dans un mode de réalisation non limitatif, la tension Us est comprise entre 30 et 120 Volts. Dans une variante de réalisation non limitative, la tension Us 5 est égale à 120 Volts. Ainsi, grâce au condensateur Cl, on obtient un courant i plus important qui circule dans l'antenne A que si ladite antenne A ne comportait pas de condensateur. De plus, le fait que ce condensateur Cl soit un composant de l'antenne A et 10 non pas un composant de l'unité de traitement ECU permet de placer ledit condensateur Cl au plus proche de l'inductance Li. On obtient ainsi une surtension Us localisée entre le condensateur Cl et l'inductance Li de l'antenne A et qui se retrouve uniquement sur le premier fil fi du faisceau F et non pas le long du faisceau d'émission des fils f2-f3. 15 L'antenne A est adaptée également pour communiquer avec un transpondeur TR. Le premier fil fi permet à l'antenne A de communiquer avec un transpondeur TR. Dans un mode de réalisation non limitatif, la communication s'effectue 20 par modulation d'amplitude ASK (« Amplitude Shift Keying » en anglais). Un transpondeur TR est un dispositif qui ne possède pas de source d'énergie propre, mais est chargé en énergie par l'antenne A. Lorsqu'il détecte un champ magnétique (généré par l'antenne A) le transpondeur TR transmet un signal de données à ladite antenne A sous forme d'une onde porteuse 25 modulée en amplitude. Cela a pour conséquence côté antenne A de modifier l'amplitude de modulation de la tension Us entre l'inductance Li et le condensateur Cl de l'antenne A. Le premier fil fi du faisceau de fils F est adapté pour permettre une mesure 30 par l'unité de traitement ECU d'une amplitude de modulation de la tension Us (amplitude qui se retrouve dans la tension UR2 aux bornes d'une première 3037445 10 résistance R2 décrite plus loin) entre l'inductance Li et le condensateur Cl de l'antenne A. A partir de cette mesure, un démodulateur DEM se trouvant dans l'unité de traitement ECU et qui coopère avec ladite antenne A permet de reconstituer le signal de données transmis par le transpondeur TR. 5 Si le transpondeur TR est suffisamment proche de l'antenne A et que son signal de données a été authentifié par le véhicule automobile V, la colonne de direction est déverrouillée. On remarquera que plus le transpondeur TR se rapproche de l'antenne A, plus le champ magnétique de l'antenne A diminue car l'approche du transpondeur TR absorbe une partie de l'énergie 10 de l'antenne A. On notera que la communication entre l'antenne A et le transpondeur TR s'effectue à une distance de l'ordre d'une dizaine de centimètres maximum. Dans ce cas, dans un exemple non limitatif, un courant i de l'ordre de 200mA est suffisant. 15 Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne A coopère avec une première résistance R2 connectée au premier fil fi du faisceau de fils F. La première résistance R2 permet de récupérer dans le premier fil f1 une faible partie (tension référencée UR2) de la tension Us. C'est cette faible tension 20 UR2 qui va ensuite être démodulée par le démodulateur DEM (après redressement de la tension UR2) pour récupérer le signal de données du transpondeur TR. La première résistance R2 en série avec la deuxième résistance interne Rint2 se trouvant sur la ligne de réception RX de l'unité de traitement ECU, 25 ici le contrôle moteur du véhicule automobile V, forme un diviseur de tension qui permet de diviser la tension Us. On a U R2= Us*(Rint2/(R2+Rint2)). Ainsi, plus la première résistance R2 est importante, plus la tension UR2 à ses bornes est faible. Ainsi, la tension UR2 peut être limitée à quelques Volts. Dans un exemple de réalisation non 30 limitatif, la tension UR2 est de l'ordre + ou - 7 Volts. 3037445 11 La première résistance R2 est ainsi dimensionnée pour récupérer une petite partie UR2 de la surtension Us qui est suffisante pour que le démodulateur DEM puisse retrouver le signal de données du transpondeur TR, et qui peut être supportée par ledit démodulateur DEM. Le démodulateur DEM ne voit 5 que la tension UR2 à ses bornes. Ainsi, la première résistance R2 permet également de protéger ledit démodulateur DEM de la surtension Us, ledit démodulateur ne pouvant en effet supporter des valeurs de tension aussi fortes que celles de la surtension Us. Il n'y a donc aucun risque que le démodulateur DEM ne s'abîme. 10 Dans une première variante de réalisation non limitative, la première résistance R2 est disposée à l'extérieur de l'antenne A tel qu'illustré sur les figures 2, 4 et 5. Elle est disposée en particulier dans l'unité de traitement ECU. Dans ce cas, la ligne de réception RX de l'unité de traitement ECU 15 permet de connecter l'antenne A avec ladite première résistance R2. Dans une deuxième variante de réalisation non limitative, la première résistance R2 est intégrée dans ladite antenne A, tel qu'illustré sur la figure 3. 20 Dans un exemple non limitatif, la première résistance R2 est de l'ordre de 100kû (kilo-ohms). La résistance R2 relativement forte permet ainsi d'obtenir au niveau du premier fil f1 une faible tension UR2 comme décrit précédemment. Dans un mode de réalisation non limitatif, ladite antenne A coopère avec au 25 moins une deuxième résistance R4, R5 connectée à au moins un fil f2, f3 différent du premier fil f1 du faisceau de fils F et adaptée pour ajuster le niveau de courant i circulant dans ladite antenne A (L1-R1-C1). Le courant i détermine le champ magnétique rayonné par ladite antenne A et en conséquence la distance de communication de l'antenne A. Ladite au moins 30 deuxième résistance R4-R5 permet ainsi de gérer la distance de 3037445 12 communication de l'antenne A (avec l'identifiant d'accès mains-libre ID et avec le transpondeur TR). Dans le mode de réalisation non limitatif illustré sur la figure 4 ou sur la figure 5, ladite antenne A coopère avec deux résistances R4 et R5. Dans l'exemple 5 non limitatif illustré, la deuxième résistance R5 est connectée au deuxième fil f2, et la deuxième résistance R4 est connectée au troisième fil f3. Dans une première variante de réalisation non limitative, une deuxième résistance, ici R5, est disposée à l'extérieur de l'antenne A tel qu'illustré sur la figure 5. Elle est disposée en particulier dans l'unité de traitement ECU. 10 Dans ce cas, les lignes de transmission TX1, TX2 de l'unité de traitement ECU permettent de connecter l'antenne A avec ladite deuxième résistance R5. Dans une deuxième variante de réalisation non limitative, une deuxième résistance, ici R4, est intégrée dans ladite antenne A, tel qu'illustré sur la 15 figure 5. Dans un mode de réalisation non limitatif, le rapport entre la première résistance R2 et la deuxième résistance R4, R5 est compris entre mille et dix mille. Ainsi, dans un exemple non limitatif, la première résistance R2 est de 20 l'ordre de 100k0 (kilo-ohms), tandis que les deuxièmes résistances R4, R5 sont de l'ordre de 100 à 1000. Bien entendu la description de l'invention n'est pas limitée aux modes 25 de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, l'invention décrite présente notamment les avantages suivants : - elle réduit le nombre d'antennes dans le véhicule automobile ; - elle permet d'utiliser la même antenne pour communiquer avec un 30 identifiant d'accès mains-libres et un transpondeur ; 3037445 13 - elle évite d'avoir une surtension au niveau du faisceau d'émission f2-f3 de l'antenne lorsque le courant i circulant dans l'antenne est fort. La surtension reste localisée entre le condensateur Cl et l'inductance Li ; - elle permet de protéger le démodulateur ; 5 - elle permet d'avoir un canal (fil fi) pour mesurer un signal par l'antenne A et deux canaux (fils f2 et f3) pour envoyer un signal de l'antenne A ; - elle est peu coûteuse ; et - elle est simple à mettre en oeuvre. 10 REVENDICATIONS1. Antenne (A) pour véhicule automobile (V), ladite antenne (A) comprenant une inductance (L1) et un connecteur (CO) adapté pour connecter ladite antenne (A) à un faisceau de fils (F), caractérisé en ce que ladite antenne (A) comprend en outre : - un condensateur (C1) disposé en série avec l'inductance (L1) ; - un point milieu (TP) disposé entre ladite inductance (L1) et ledit condensateur (C1) ; et en ce que le connecteur (CO) est un connecteur trois points (ci, c2, c3) et le faisceau de fils (F) est un faisceau à trois fils (fi, f2, f3). 2. Antenne (A) selon la revendication 1, selon laquelle ladite antenne (A) coopère avec une première résistance (R2) connectée à un premier fil (fi) du faisceau de fils (F). 3. Antenne (A) selon la revendication 2, selon laquelle la première résistance (R2) est intégrée dans ladite antenne (A). 4. Antenne (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon laquelle ladite antenne (A) coopère avec au moins une deuxième résistance (R4, R5) connectée à au moins un fil (f2, f3) différent du premier fil (f 1) du faisceau de fils (F) et adaptée pour ajuster le niveau de courant (i) circulant dans ladite antenne (A). 5. Antenne (A) la revendication 4, selon laquelle la deuxième résistance (R4, R5) est intégrée dans ladite antenne (A). 3037445 15 6. Antenne (A) la revendication 4 ou la revendication 5, selon laquelle le rapport entre la première résistance (R2) et la deuxième résistance (R4, R5) est compris entre mille et dix mille. 5 7. Antenne (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, selon laquelle le connecteur (CO) est adapté pour connecter : - le premier fil (f1) du faisceau de fils (F) au point milieu (TP) ; - le deuxième fil (f2) du faisceau de fils (F) à ladite inductance (L1) ; et 10 - le troisième fil (f3) du faisceau de fils (F) audit condensateur (C1). 8. Antenne (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, selon laquelle le deuxième fil (f2) et le troisième fil (f3) du faisceau de fils (F) sont adaptés pour être connectés à une alimentation (Bat) du 15 véhicule automobile (V) et le premier fil (f1) du faisceau de fils (F) est adapté pour permettre une mesure d'une amplitude de modulation de la tension (Us) entre l'inductance (L1) et le condensateur (C1) de l'antenne (A). 20 9. Antenne (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, selon laquelle ladite antenne (A) est une antenne basse fréquence. 10. Antenne (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, selon laquelle ladite antenne (A) est adaptée pour communiquer avec 25 un identifiant d'accès mains-libres (ID) et avec un transpondeur (TR). 30