Brevet FR3059176A1 — publié le 20180525

La présente invention concerne le domaine de l'automobile et concerne plus particulièrement un boitier électronique d'un système de surveillance de paramètres de pneumatiques (système dit TPMS, acronyme de « Tyre Pressure Monitoring System » en terminologie anglaise), destinée à être montée sur une valve d'une roue d'un véhicule et comportant un moyen d'alimentation électrique rechargeable. Elle s'étend encore à un procédé de gestion de charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable du boitier électronique selon l'invention. Elle concerne encore un système de surveillance d'au moins un paramètre d'un pneumatique. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, 10 des systèmes de surveillance TPMS. Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés : - d'une part, de boîtiers électroniques (appelés aussi « unités roue ») montés sur chacune des roues du véhicule et intégrant, des capteurs dédiés à la mesure de paramètres tels que l'accélération radiale de la roue, la pression et la 15 température du pneumatique équipant cette roue, et comportant encore un microcontrôleur, une mémoire et un émetteur radiofréquence, et - d'autre part, d'une unité centrale (non représentée, montée sur le véhicule) de réception des signaux émis par les émetteurs radiofréquence de chaque roue, comportant un calculateur électronique (ou ECU : « Electronic Control Unit », en 20 anglais), intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne. Ces boitiers électroniques fournissent périodiquement des mesures de paramètres de base de chaque pneumatique - pression, température, accélération - à l'unité centrale. Ces mesures peuvent alors être exploitées dans des applications ciblées, notamment : 25 - l'apprentissage automatique des capteurs ou le suivi de la position des capteurs eux-mêmes ; - la localisation des roues pour contrôler la pression du pneumatique correspondant à chaque roue localisée, - les détections de surcharge et d'usure des pneumatiques. 30 Les mesures, réalisées par des capteurs dédiés, sont converties et transmises à un microprocesseur intégré à l'unité centrale via des dispositifs émetteurs / récepteurs équipés d'antennes et un bus CAN. Le microcontrôleur du boitier électronique transmet ces données de pression, d'accélération et de température via un module d'émission d'ondes radiofréquence à l'unité centrale de traitement du système TPMS qui équipe le 35 véhicule. Inversement, cette unité centrale de traitement émet des données de 3059176 2 commande en basse fréquence LF (initiales de « Low Frequency » en terminologie anglaise) vers le microcontrôleur. L'ensemble des moyens mis en oeuvre (capteurs, unité centrale, réseau de communication via les émetteurs / récepteurs) forme un système de contrôle de la pression des pneus, connu classiquement sous la dénomination système 5 TPMS (acronyme de « Tire Pressure Monitoring System » en terminologie anglaise). Les données numériques fournies par les boitiers électroniques à l'unité centrale traduisent des niveaux successifs de variation. A partir de ces valeurs, l'unité de traitement centrale peut élaborer, après filtrage et échantillonnage, des signaux de pression, de température, d'usure et/ou de surcharge aux fins de transmission à l'ordinateur de bord du véhicule. La surveillance des pneumatiques est réalisée plusieurs fois pendant un trajet et même lorsque le véhicule est à l'arrêt. Les batteries d'alimentation des systèmes TPMS sont donc fréquemment sollicitées. Ainsi, un aspect important de l'utilisation des systèmes TPMS se rapporte à la consommation d'énergie, notamment à la consommation énergétique des boitiers électroniques. En effet, ces boitiers électroniques, qui utilisent des moyens de communication sans fil pendant de longues périodes de temps, sont alimentés par des sources d'énergie de capacité limitée. Généralement, l'énergie nécessaire au fonctionnement des boitiers électroniques est fournie par une batterie de type pile bouton. Cette batterie comporte une charge fixe garantissant un fonctionnement du boitier électronique pendant une durée moyenne de dix ans. L'inconvénient majeur des batteries des boitiers électroniques est que le courant de fuite interne de la batterie représente à lui seul près de 30 % de sa capacité si bien que la taille de la batterie est surdimensionnée pour pouvoir garantir une durée de vie moyenne de dix ans (correspondant aujourd'hui à une durée supérieure à la durée de vie d'un pneumatique). Ainsi, la batterie représente 20 % du poids total du boitier électronique, ce qui impacte de manière négative les performances mécaniques du boitier électronique. De plus, la capacité énergétique de la batterie détermine le nombre de fonctions pouvant être gérées par le boitier électronique de sorte qu'une limitation en capacité énergétique de la batterie limite le nombre d'applications pouvant être proposées par les systèmes TPMS. Et il est difficile de réduire l'utilisation des applications pouvant être proposées par les systèmes TPMS sans dégrader leur fonction de surveillance. Enfin, le prix de la batterie du boitier électronique est un contributeur fort dans 35 le prix total de ladite unité roue. Une solution palliative, notamment décrite dans le brevet US2004/0078662, a consisté à envisager de remplacer les piles boutons par des moyens d'alimentation 3059176 3 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 unités roues est donc théoriquement illimitée. 5 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 unités roue, et particulièrement pour obtenir une périodicité acceptable, c'est-à-dire une périodicité suffisamment élevée, des séquences de mesure des 10 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 il est déjà connu des documents JP 2005 022457, JP 2004 268746 15 et US 2005/248447 des moyens d'alimentation électrique (pour système de surveillance de la pression des pneus) utilisant l'effet Pelletier et transformant un gradient de température présent sur une roue en énergie électrique. Cependant l'énergie électrique ainsi créée est faible car le gradient de température présent sur la roue est difficile à recueillir et à exploiter de manière optimum. 20 Le but de la présente invention est de proposer une solution alternative exempte des inconvénients susmentionnés. Selon l'invention ce but est atteint grâce, en premier lieu, à un boitier électronique destiné à être monté sur la valve d'une roue de véhicule chaussée d'un pneumatique, intégrant une électronique de surveillance d'au moins un paramètre de 25 fonctionnement de la dite roue et un moyen d'alimentation électrique rechargeable de ladite électronique, le dit boîtier électronique étant remarquable en ce qu'il comprend des moyens de recharge du moyen d'alimentation électrique rechargeable, ces moyens de recharge comportant : - un élément mobile, dont une portion au moins est magnétisée, apte à être mis en 30 mouvement par un flux d'air de gonflage du pneumatique traversant la valve et à coopérer avec une bobine de sorte à créer des variations du champ magnétique et une induction électromagnétique, et - un dispositif de gestion de la charge moyen d'alimentation électrique rechargeable. Le boitier électronique selon l'invention procure plusieurs avantages intéressants. Notamment : 3059176 4 - diminuer la taille et le poids de la batterie de l'unité roue, et par conséquent, améliorer les performances mécaniques, par l'utilisation d'une technologie de batterie rechargeable ; - diminuer les effets du courant de fuite par l'utilisation d'une technologie 5 d'alimentation électrique rechargeable ; - diminuer le prix de la batterie qui est proportionnelle à sa taille ; - étendre la durée de vie du capteur au-delà de la limite des dix ans actuellement ; - faciliter l'ajout de nouvelles fonctions, à coût et performances mécaniques équivalentes. 10 Selon un exemple de réalisation préféré, l'élément mobile est constitué par une tige munie d'ailettes dont la résistance au flux d'air de gonflage du pneumatique traversant la valve permet de mettre en rotation ladite tige autour d'un axe de rotation. Selon un exemple de réalisation avantageux, la bobine est constituée par la bobine d'un module de réception basse fréquence permettant la réception de données de 15 commande en basse fréquence d'une unité centrale de traitement. De la sorte, cette caractéristique procure l'avantage intéressant d'avoir une seule bobine basse fréquence pour réaliser à la fois les communications entre le boitier électronique et l'unité centrale de traitement du système TPMS et la recharge de la batterie dudit boitier électronique. 20 Selon un exemple de réalisation préféré, le dispositif de gestion de la charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable est un circuit de charge. Selon un autre exemple d'exécution avantageux, le dispositif de gestion de la charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable comporte un convertisseur à pompe de charge. 25 Selon un exemple de réalisation avantageux, le boitier électronique comporte encore un circuit de conversion AC/DC. La présente invention concerne encore un procédé de gestion de charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable d'un boitier électronique réalisé selon l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, ce procédé étant remarquable en ce 30 qu'il comporte les étapes suivantes : - surveiller la tension aux bornes du moyen d'alimentation électrique rechargeable ; - informer de la nécessiter d'introduire un flux d'air de gonflage dans un pneumatique portant le boitier électronique dont la tension aux bornes du moyen 35 d'alimentation électrique rechargeable qu'il comporte est inférieure à un seuil prédéterminé ; - surveiller la tension aux bornes de la bobine ; 3059176 5 - déclencher le dispositif de gestion de charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable pour la recharge de ce dernier lorsque la tension aux bornes de la bobine est supérieure à un seuil prédéterminé. La présente invention concerne encore un système de surveillance d'au moins 5 un paramètre d'un pneumatique d'une roue d'un véhicule, remarquable en ce qu'il comprend au moins un boitier électronique réalisé selon l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, monté sur la valve de ladite roue. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui suit à titre d'exemple non limitatif en référence aux 10 dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue à caractère schématique en coupe longitudinale du boitier électronique selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus, à caractère schématique, du boitier électronique selon l'invention. 15 - La figure 3 est une vue illustrant le schéma électronique d'un premier mode de réalisation du boitier électronique selon l'invention. - La figure 4 est une vue illustrant le schéma électronique d'un second mode de réalisation du boitier électronique selon l'invention. - La figure 5 est un logigramme illustrant le procédé de gestion de charge 20 selon l'invention. La présente invention est applicable aux boitiers électroniques 1, encore appelées « unités roues », des systèmes de surveillance TPMS aptes à être montés sur la valve 2 de gonflage du pneumatique d'une roue d'un véhicule (non illustrés). Cette valve de gonflage 2 présente une extrémité proximale 2a apte à être connectée, de 25 manière connue en soi, au boitier électronique 1, et une extrémité distale 2b, apte à recevoir un outil de gonflage du pneumatique de la roue du véhicule, ou un bouchon. Le système de surveillance TPMS selon l'invention est donc un système de surveillance comparable à ceux de l'état de la technique mais comportant un boitier électronique 1 telle que décrit dans la présente demande. 30 Dans cette configuration, le boitier électronique 1 est disposé au plus près de la valve 2 et donc soumis à un flux d'air F de gonflage du pneumatique traversant ladite valve 2. Le boitier électronique intègre, de manière connue en soi, une électronique connue en soi de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement de la dite roue 35 telle que la pression, dont les composants électroniques non illustrés sont montés sur un circuit électronique (ou PCB de l'anglais « Printed Circuit Board ») 3. Le boitier 3059176 6 électronique comporte encore un moyen d'alimentation électrique rechargeable de ladite électronique, telle que par exemple une batterie rechargeable 4. Selon l'invention, les moyens de recharge de la batterie rechargeable 4 comprennent un élément mobile, dont une portion au moins est magnétisée, apte à être 5 mis en mouvement par un flux d'air F de gonflage du pneumatique traversant la valve 2. Selon l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 2, l'élément mobile, disposé sur le PCB 3 à proximité de l'extrémité proximale 2a de la valve 2, est constitué par une tige 5 munie d'une pluralité d'ailettes 6 dont la résistance au flux d'air F de gonflage du pneumatique traversant la valve 2 permet de mettre en rotation ladite tige 5 autour d'un 10 axe A de rotation, lors des épisodes de gonflage du pneumatique de la roue du véhicule. Cette tige mobile 5 est configurée de manière à coopérer avec une bobine 7 de sorte à créer une induction électromagnétique. Pour cela, la tige 5 est au moins en partie magnétisée. Par exemple, la tige 5 est magnétisée sur une portion 5a d'extrémité positionnée en regard de la section de la bobine 7. Selon un autre exemple de réalisation, 15 la tige 5 est entièrement magnétisée. Ainsi, lors d'un épisode de gonflage du pneumatique de la roue du véhicule, le flux d'air F de gonflage du pneumatique présentant une pression importante, entraine la mise en rotation de la tige 5 autour de son axe A, provoquant alors une variation d'un champ magnétique à en terminaison de la portion 5a d'extrémité magnétisée de la tige 5. 20 Cette variation du champ magnétique à induit alors une tension alternative aux bornes de la bobine 7, selon le principe bien connu de l'induction électromagnétique, constituant une source de tension pour un dispositif 8 de gestion de la charge de la batterie rechargeable 4, décrit ci-après. Avantageusement, un circuit 9 de conversion AC/DC est disposé en sortie de 25 la bobine 7. Ce convertisseur, permettant de convertir un courant alternatif en sortie de la bobine 7 en un courant continu en entrée du dispositif 8 de gestion de la charge de la batterie rechargeable 4, est par exemple constitué par un pont redresseur de tension à diode, et un filtre passe bas, connu en soi. Le dispositif 8 de gestion de la charge de la batterie rechargeable 4 est par 30 exemple un circuit de charge, connu en soi. Ce circuit de charge 8 étant également alimenté par ladite batterie rechargeable 4 et par la tension en sortie du circuit 9, il est par exemple configuré pour n'être activé que lorsque la tension aux bornes du circuit 9 est suffisante pour activer une fonction de charge de la batterie rechargeable 4. Selon un autre exemple non illustré, le dispositif 8 de gestion de la charge du 35 moyen d'alimentation électrique rechargeable est constitué par un convertisseur à pompe de charge, connu en soi. 3059176 7 Avantageusement, la bobine 7 est constituée par la bobine basse fréquence d'un module 10 de réception basse fréquence connu en soi et comprenant encore une résistance 11 et un condensateur 12. Ce module 10 de réception basse fréquence permet la réception, par le boitier électronique 1, de données de commande en basse 5 fréquence d'une unité centrale de traitement (non illustrée) située sur le véhicule, du système de surveillance TPMS. Le système TPMS est configuré, de manière connue en soi, pour indiquer au conducteur d'un véhicule qu'il est nécessaire de corriger la pression du ou des pneumatiques du véhicule en cas de dégonflage ou de pression insuffisante constatés. 10 Les pneumatiques étant donc amenés à être régulièrement regonflés, le flux d'air F de gonflage des pneumatiques coopèrent ainsi avec les moyens de recharge 5-7-8-9, pour recharger régulièrement la batterie rechargeable 4, et il est ainsi possible, selon l'invention, de disposer d'une source d'alimentation électrique pour l'électronique du le boitier électronique d'un système TPMS illimitée. 15 En revanche, si le pneumatique est déjà à la bonne pression de gonflage mais que la charge de la batterie rechargeable 4 est réduite, il doit être possible de pouvoir recharger la batterie rechargeable 4. Ainsi, selon l'exemple de mise en oeuvre du procédé de gestion de la charge de la batterie rechargeable 4 illustré à la figure 5, la tension TBatterie aux bornes de la 20 batterie rechargeable 4 est surveillée (étape 100) de manière connue en soi. Le système TPMS comportant un boitier électronique 1 selon l'invention peut encore être configuré pour indiquer (étape 300) au conducteur d'un véhicule, par exemple via un indicateur FLAG sur son tableau de bord qu'il est nécessaire de gonfler le pneumatique comportant le boitier électronique 1 dont la tension TBatterie aux bornes de ladite batterie 4 25 est inférieure à un seuil SBatterie prédéterminé (étape 200), afin de déclencher une accumulation d'énergie électrique par induction électromagnétique aux bornes de la bobine 7 grâce au flux d'air F de gonflage, comme décrit précédemment. La tension TBobine aux bornes de la bobine 7 est surveillée de manière connue en soi (étape 400). Le circuit de charge 8 de la batterie rechargeable 4 est configuré pour 30 être déclenché (étape 600) uniquement lorsque la tension TBobine aux bornes de la bobine 7 est supérieure à un seuil SBobine prédéterminé (étape 500). Ainsi, la commutation entre une position d'accumulation de l'énergie électrique aux bornes de la bobine 7 et une position de chargement de la batterie rechargeable 4 est une commutation fonctionnelle. Une telle commutation pourrait également être réalisée par un commutateur (non 35 représenté) de type interrupteur, de manière connue en soi. Par exemple, un microcontrôleur (non représenté) dont est classiquement muni le boitier électronique 1 du 3059176 8 système TPMS permet de contrôler l'interrupteur et de déclencher ladite charge de la batterie rechargeable 4. Si après la recharge de la batterie rechargeable 4, la pression du pneumatique est supérieure à la pression recommandée, alors le système TPMS prévient 5 le conducteur du véhicule de dégonfler le pneumatique pour revenir à une pression de gonflage recommandée, le sur-gonflage temporaire ayant ainsi permis de recharger la batterie rechargeable 4. Le boitier électronique 1 selon l'invention peut encore comporte un moyen d'alimentation électrique fixe (de type pile bouton) en complément du moyen 10 d'alimentation électrique rechargeable 4 selon l'invention. La présente invention est décrite dans le cadre d'un boitier électronique d'un système de surveillance TPMS monté sur une valve et donc en présence d'un flux d'air de gonflage d'un pneumatique. Toutefois, cette invention pourrait être appliqué de la même manière pour tous boitier électronique en présence d'un fluide en circulation et 15 nécessitant une alimentation en énergie électrique, tel que par exemple un capteur de gaz d'échappement, un capteur d'alimentation en air, un capteur de circulation d'eau, .... REVENDICATIONS1. Boitier électronique (1) destiné à être monté sur la valve (2) d'une roue de véhicule chaussée d'un pneumatique, intégrant une électronique de surveillance d'au moins un paramètre de fonctionnement de la dite roue et un moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) de ladite électronique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recharge du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4), ces moyens de recharge comportant : - un élément mobile, dont une portion au moins est magnétisée, apte à être mis en mouvement par un flux d'air (F) de gonflage du pneumatique traversant la valve (2) et à coopérer avec une bobine (7) de sorte à créer des variations du champ magnétique (fi) et une induction électromagnétique, et - un dispositif (8) de gestion de la charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4). 2. Boitier électronique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile est constitué par une tige (5) munie d'ailettes (6) dont la résistance au 15 flux d'air (F) de gonflage du pneumatique traversant la valve (2) permet de mettre en rotation ladite tige (5) autour d'un axe (A) de rotation. 3. Boitier électronique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bobine (7) est constituée par la bobine d'un module (10) de réception basse fréquence permettant la réception de données de commande en basse fréquence d'une 20 unité centrale de traitement. 4. Boitier électronique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif (8) de gestion de la charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) est un circuit de charge. 5. Boitier électronique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que le dispositif (8) de gestion de la charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) comporte un convertisseur à pompe de charge. 6. Boitier électronique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte encore un circuit (9) de conversion AC/DC. 7. Procédé de gestion de charge du moyen d'alimentation électrique 30 rechargeable (4) d'un boitier électronique (1) réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - surveiller (100) la tension (TBatterie) aux bornes du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) ; 3059176 10 - informer (300) de la nécessiter d'introduire un flux d'air (F) de gonflage dans un pneumatique portant le boitier électronique (1) dont la tension (TBatterie) aux bornes du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) qu'il comporte est inférieure à un seuil (SBatterie) prédéterminé ; 5 - surveiller (400) la tension (TBobine) aux bornes de la bobine (7) ; - déclencher (600) le dispositif (8) de gestion de charge du moyen d'alimentation électrique rechargeable (4) pour la recharge de ce dernier lorsque la tension (TBobine) aux bornes de la bobine (7) est supérieure à un seuil (SBobine) prédéterminé. 10 8. Système de surveillance d'au moins un paramètre d'un pneumatique d'une roue d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un boitier électronique (1) réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, monté sur la valve (2) de ladite roue.