Brevet FR3082361A1 — publié le 20191213

L'invention concerne un système de détection d'approche et/ou de contact de la main d'un utilisateur et de communication en ultra haute fréquence avec un équipement portable d'utilisateur. L'invention s'applique plus particulièrement à un ouvrant de véhicule, par exemple une portière comprenant un dispositif de détection d'approche et/ou de contact d'une main d'un utilisateur vers/sur la poignée et un dispositif de communication en Ultra Haute Fréquence avec un équipement portable, par exemple un smartphone (ou « téléphone intelligent » en français) ou badge d'accès « mains libres » au véhicule. De nos jours, les poignées de portières de véhicule sont équipées de capteurs capacitifs de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur. La détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur, couplée à la reconnaissance d'un badge électronique « main libre » ou d'un smartphone de commande d'accès à distance qu'il porte, permet le verrouillage et le déverrouillage à distance des ouvrants du véhicule. Ainsi, lorsque l'utilisateur, portant le badge électronique ou le smartphone correspondant et identifié par le véhicule, touche la poignée de portière de son véhicule, les ouvrants du véhicule sont automatiquement déverrouillés. En appuyant sur un endroit précis de la poignée de portière du véhicule, appelé « zone de déverrouillage », la portière s'ouvre sans la nécessité de la déverrouiller manuellement. Inversement, lorsque l'utilisateur, portant toujours le badge nécessaire et identifié par le véhicule, souhaite verrouiller son véhicule, il ferme la portière de son véhicule et il appuie momentanément sur un autre endroit précis de la poignée, appelé « zone de verrouillage ». Ce geste permet de verrouiller automatiquement les ouvrants du véhicule. Ces dispositifs de détection comprennent généralement deux capteurs capacitifs, sous la forme de deux électrodes reliées électriquement à un circuit imprimé, intégrées dans la poignée de portière chacune dans une zone précise de verrouillage ou de déverrouillage. Généralement, une électrode est dédiée à chaque zone, c'est-à-dire une électrode est dédiée à la détection de l'approche et/ou du contact de la main de l'utilisateur dans la zone de verrouillage et une électrode est dédiée à la détection de l'approche et/ou du contact de la main de l'utilisateur dans la zone de déverrouillage. Le dispositif de détection de verrouillage/déverrouillage comprend en outre un dispositif de communication sous la forme d'une antenne radio fréquence, pour échanger un identifiant entre le véhicule et le badge d'accès main libre ou le téléphone. Cette antenne peut être du type basse fréquence (« Low frequency » ou LF, en anglais), par exemple à 125 kHz. 2 Dans le cas où le dispositif portable est un équipement portable d'utilisateur tel qu'un téléphone portable ou un tablette, ou un ordinateur portable, la communication avec le véhicule en Radio Fréquence et LF n'est pas toujours possible, car la plupart des téléphones portables (ou tablettes, ou ordinateur portable..) ne possèdent pas de moyens 5 de communications RF, ni LF, dont les fréquences sont compatibles avec celles utilisées lors de la communication avec un véhicule, telles que les fréquences de 315 MHz et de 433.92 MHz pour la RF et de 125 kHz pour la LF. Cependant, ces équipements portables d'utilisateur disposent dorénavant du standard de communication Bluetooth® ou Bluetooth Low Energy « BLE », c'est-à-dire de 10 communication à Ultra Haute Fréquence (UHF) de 2,4 GHz à 2,48 GHz. Ce standard de communication présente l'avantage d'être universel et donc ne nécessite pas d'homologation spécifique à chaque pays (seulement une certification internationale Bluetooth Low Energy), comme c'est le cas avec les standards de communications RF et LF actuels dont la fréquence de fonctionnement diffère selon les pays. 15 Il devient donc nécessaire d'adapter le système d'accès et/ou de démarrage « mains libres » à un véhicule afin qu'il puisse fonctionner également avec un équipement portable d'utilisateur équipé du standard de communication Bluetooth 0 et non plus uniquement par l'intermédiaire des ondes radio et basses fréquences (RF, LF). L'avantage du standard de communication Bluetooth® ou du Bluetooth Low 20 Energy BLE c'est qu'il permet une grande portée de communication d'environ 100 m autour du véhicule pour le BLE. La communication Bluetooth® présente donc de nombreux avantages par rapport à la basse fréquence. Le dispositif de détection d'approche et/ou de contact est connecté au 25 calculateur électronique du véhicule (ECU : abréviation anglaise pour « Electronic Control Unit ») et lui envoie un signal de détection de présence. Le calculateur électronique du véhicule a, au préalable, identifié l'utilisateur comme étant autorisé à accéder à ce véhicule, ou alternativement, suite à la réception de ce signal de détection de présence, il procède à cette identification, réalisé par le dispositif de communication fonctionnant en 30 UHF. Comme expliqué précédemment, lorsque le dispositif d'accès « 'mains libres » est un équipement portable d'utilisateur, l'échange d'identifiant se fait par communication Bluetooth®. Si le calculateur électronique reconnait le code d'identification comme celui 35 autorisant l'accès au véhicule, il déclenche le verrouillage/déverrouillage de la portière (ou de tous les ouvrants). Si, en revanche, le calculateur électronique n'a pas reçu de code 3 d'identification ou si le code d'identification reçu est erroné, le verrouillage ou déverrouillage ne se fait pas. De tels véhicules, sont donc équipés de poignées de portière comprenant un système comprenant lui-même un dispositif de détection d'approche et/ou de contact 5 sous la forme de deux capteurs capacitifs soit, deux électrodes reliées à un microcontrôleur, intégré dans un circuit imprimé et alimentées en tension et un dispositif de communication en UHF sous la forme d'une antenne A ultra haute fréquence reliée également à une unité de contrôle ou une unité de gestion de l'émission/réception, intégrée dans le circuit imprimé. 10 Le système 2 de l'art antérieur est décrit en regard des figures 1 et 2. Le système 2 de l'art antérieur est intégré dans une poignée P de portière 1 de véhicule automobile. Le système 2 comprend au moins un capteur capacitif de détection d'approche et/ou de contact sous la forme d'une électrode de verrouillage 6 reliée à une 15 unité de contrôle sous la forme d'un microcontrôleur 61 intégré dans un circuit imprimé 3. Le système 2 comprend également une antenne UHF 5, sous la forme d'une antenne BLE 5, reliée à une unité de gestion de l'émission/réception 51 en BLE, intégrée dans le circuit imprimé 3. L'antenne UHF 5 est par exemple située, sur le circuit imprimé 3 du côté d'une 20 première surface Si de la poignée qui est orientée vers l'extérieur du véhicule. Bien sûr, d'autres possibilités de positionnement de l'antenne UHF5 sont possibles, ladite antenne UHF5 peut par exemple être située du côté de la deuxième surface S2, ou être constituée de deux parties reliées électriquement entre elles, chacune située d'un côté d'une des deux surfaces extérieures 51, S2. 25 Ainsi l'antenne UHF 5 peut communiquer avec un téléphone portable porté par un utilisateur se trouvant à distance du véhicule. L'électrode de verrouillage 6 est également située sur le circuit imprimé 3, du côté de la première surface Si de la poignée P qui est orientée vers l'extérieur du véhicule, c'est-à-dire sur la face avant de la poignée P. 30 Ainsi la détection d'approche et/ou de contact de la main de l'utilisateur par l'électrode de verrouillage 6 permet de verrouiller le véhicule. Selon l'art antérieur, le système comprend généralement une électrode de déverrouillage 4 se trouve sur le circuit imprimé 3, du côté d'une deuxième surface S2, qui se trouve orientée vers le véhicule, c'est-à-dire sur la face arrière de la poignée P. Ainsi, la détection d'approche et/ou de contact de la main près de l'électrode de déverrouillage, c'est-à-dire entre la deuxième surface S2 de la poignée P et la portière 1 déclenche le déverrouillage de la portière 1. 4 Le circuit imprimé 3 comprend de manière connue en soi, un plan de masse 10, entre les deux électrodes, évitant ainsi les interférences entre les dites deux électrodes 6, 4. Le plan de masse 10 sert de blindage entre les deux électrodes de 5 verrouillage 6 et de déverrouillage 4. Ledit plan de masse 10 sert également de référence de potentiel pour l'antenne UHF 5. Cependant, l'intégration de l'antenne UHF 5 dans la poignée présente un inconvénient majeur. En l'occurrence la présence de métal conducteur, dans l'électrode de verrouillage 6 et/ou dans le plan de masse 4 du circuit imprimé 3, et par extensions 10 dans toute surface métallique conductrice, engendre une circulation de micro-courants électriques dans ladite électrode 6 qui crée un champ électromagnétique parasite perturbant le rayonnement électromagnétique de l'antenne UHF 5. Ceci est illustré par les zones de rayonnement Z1 et Z2 aux figures 1 et 2. Le rayonnement électromagnétique autour de l'antenne UHF 5 n'est pas 15 homogène et se présente sous la forme de deux lobes Z1 et Z2 (dont les dimensions par rapport à la poignée P ont été réduites dans un but purement explicatif), se rejoignant en une zone de jonction Zj par exemple, comprise entre l'antenne UHF 5 et l'électrode de verrouillage 6 ou par exemple situé au milieu du circuit imprimé 3 et présentant dans cette zone de jonction Zj un « trou » de rayonnement électromagnétique de l'antenne UHF 5. 20 On entend par « trou » une zone de plus faible rayonnement, ou d'absence de rayonnement. Cette absence de rayonnement se situe dans un plan perpendiculaire au plan de l'antenne UHF 5 et donc perpendiculaire à la première surface S1 de la poignée P. Plus précisément, le rayonnement électromagnétique dans la direction 25 D (illustrée par une flèche aux figures 1 et 2) perpendiculaire au plan défini par l'antenne UHF 5 -ou par la première surface S1 de la poignée P-est affaibli. Ceci est particulièrement gênant, car cette direction D est la direction principale d'approche de l'utilisateur vers le véhicule. Ainsi, la portée de la communication UHF avec l'équipement portable 30 d'utilisateur n'est pas assurée de manière homogène autour de la poignée P, ladite portée de communication est très réduite, voire elle n'est pas assurée lorsque l'utilisateur se trouve en vis à vis de l'antenne UHF 5. Ceci engendre un retard dans l'identification de l'utilisateur, voire même l'absence d'identification ce qui n'est pas souhaitable. Ce phénomène de perturbations du champ électromagnétique de l'antenne 35 UHF 5 se produit pas uniquement lorsqu'une électrode se situe à proximité de ladite antenne, mais également lorsque toute surface en métal conducteur, électrode de blindage, plan de masse se trouve à proximité de l'antenne. 5 L'invention propose donc un système de détection d'approche et/ou de contact de la main d'un utilisateur et de communication en ultra haute fréquence avec un équipement portable d'utilisateur palliant les inconvénients de l'art antérieur. L'invention propose un système de détection d'approche et/ou de contact d'un 5 utilisateur et de communication en Ultra Haute Fréquence avec un équipement portable d'utilisateur, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile, ledit système comprenant : - un dispositif de détection d'approche et/ou de contact, comprenant un capteur de détection d'approche et/ou de contact et une unité 10 électronique de contrôle, - une surface en métal conducteur, apte à la conduction de charges électriques, - un dispositif de communication, comprenant une antenne Ultra Haute Fréquence émettant un champ électromagnétique à une longueur 15 d'onde Ultra Haute Fréquence, et une unité de gestion de l'émission et de la réception de données de ladite antenne, ledit système étant remarquable en ce que la surface en métal conducteur se présente sous la forme d'un chemin continu comprenant une pluralité de méandres s'étalant sur une longueur au moins égale à : 20 L = À/6 avec : L longueur totale des méandres, À : longueur d'onde de l'antenne Ultra Haute Fréquence. Préférentiellement, une partie de la pluralité de méandres se présente sous la 25 forme de créneaux, ou de dents de scie, ou de sinusoïde. Avantageusement, l'antenne UHF étant définie par un axe longitudinal et un axe transversal, ledit système est caractérisé en ce qu'au moins une partie de la pluralité de méandres est orientée selon un axe parallèle à l'axe longitudinal, ou parallèle selon l'axe transversal, ou selon un axe incliné par rapport à l'un ou l'autre de l'axe parallèle à 30 l'axe longitudinal ou à l'axe transversal. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le capteur de détection d'approche et/ou de contact est un capteur capacitif et que la surface en métal conducteur est une électrode dudit capteur. Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, la surface en métal 35 conducteur est un plan de masse électrique. 6 L'invention s'applique à toute poignée de portière de véhicule automobile, comprenant un système selon l'une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment. L'invention concerne tout véhicule automobile, comprenant un système selon 5 l'une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1, déjà expliquée précédemment, représente schématiquement 10 une vue en coupe d'un système selon l'art antérieur comprenant un dispositif de détection d'approche et/ou de contact et un dispositif de communication en UHF intégré dans une poignée de portière de véhicule automobile, - la figure 2 déjà expliquée précédemment, représente schématiquement 15 une vue de dessus du système 2 illustré à la figure 1, - la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d'un système comprenant un dispositif de détection d'approche et/ou de contact et un dispositif de communication en UHF intégré dans une poignée de portière de véhicule automobile, selon l'invention 20 - la figure 4a représente schématiquement une vue de dessus du système illustré à la figure 3, - la figure 4b représente schématiquement une vue de dessous du système illustré à la figure 3, - les figures 5a à 5c représentent schématiquement des modes de 25 réalisation du système de détection selon l'invention. Comme décrit précédemment, le système 2 de détection de l'art antérieur, intégré par exemple dans une poignée P de portière 1 de véhicule, comprenant une surface en métal conducteur, telle qu'une électrode 6, située à proximité d'une antenne Ultra autre Fréquence UHF 5, telle qu'une antenne de type Wifi, Blue tooth ou autre ne 30 permet pas de communiquer en Ultra Haute Fréquence avec un équipement portable d'utilisateur de manière robuste. La présence de cette surface en métal conducteur perturbe le fonctionnement de l'antenne UHF 5 et rend la communication en UHF inopérante dans certaines zones Zj autour de la poignée P. On entend par UHF, Ultra Haute Fréquence, également la communication Wifi 35 ou autre de fréquence supérieure à 3 GHz. L'invention propose un système 20, illustré aux figures 3, 4a, 4b, 5a à 5c permettant de pallier les inconvénients de l'art antérieur. 7 Selon l'invention, le système 20 de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur et de communication en ultra haute fréquence avec un équipement portable d'utilisateur, comprend comme dans l'art antérieur : - un dispositif de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur, 5 comprenant un capteur de détection d'approche et/ou de contact et une unité électronique de contrôle 610. - une surface en métal conducteur 60, - un dispositif de communication en UHF, comprenant une antenne ultra haute fréquence 50 et une unité de gestion 510 de l'émission et 10 de la réception des données en UHF par l'intermédiaire de ladite antenne, Dans le cas où le système 20 comprend un dispositif de détection d'approche et/ou de contact tel qu'un capteur capacitif, la surface en métal conducteur 60 peut être constituée par une électrode de verrouillage 60 ou de déverrouillage dudit capteur. 15 Dans le cas où le système 20 comprend un dispositif de détection d'approche et/ou de contact sous la forme d'un capteur à effet Hall ou un capteur inductif, la surface en métal conducteur 60 peut être constituée par un plan de de masse 100 intégré dans un circuit imprimé 30 (cf. ci-dessous). On entend par « surface en métal conducteur », toute surface permettant la 20 conduction de charges électriques. L'unité de gestion 510 de l'émission de la réception des données en UHF comprend de manière connue en soi, un émetteur récepteur et un élément d'adaptation de la fréquence de ladite antenne UHF 50, sous la forme d'une inductance ou capacitance par exemple et reliés à ladite antenne UHF 50. 25 L'unité électronique de contrôle 610 se présente sous la forme d'un microcontrôleur 610 contrôlant le capteur de détection d'approche et/ou de contact, alimentant électriquement le capteur et validant la détection d'approche/et ou de contact du capteur. L'unité électronique de contrôle 610, la surface en métal conducteur 60, 30 l'antenne 50 et l'unité de gestion 510 sont de manière préférentielle, mais non limitative, situés sur un circuit imprimé 30. L'antenne UHF 50 peut également se trouvée déportée du circuit imprimé 30, et reliée électriquement à l'unité de gestion 510 se trouvant lui sur le circuit imprimé 30. L'invention propose que la surface en métal conducteur 60, se présente sous 35 la forme d'un chemin continu présentant une pluralité de méandres M tels que la longueur L totale des méandres est supérieure à : 8 À L > - 6 Avec : L : longueur totale de la surface sur laquelle se trouvent les méandres (mm). À : longueur d'onde de l'ultra haute fréquence (mm). 5 La demanderesse a en effet constaté, qu'en modifiant la forme de la surface en métal conducteur qui était selon l'art antérieur, généralement rectangulaire (cf. référence 6 à la figure 2), en un chemin continu présentant une pluralité de méandres M (cf. figures 4a, et figures 5a à 5c) s'étalant sur une longueur L au moins égale à un sixième de la longueur d'onde de l'antenne UHF 50, le champ électromagnétique de la 10 dite antenne UHF 50 n'était plus impacté par la présence de la dite surface. La zone de rayonnement Z du champ électromagnétique est alors homogène autour de la poignée P, ceci est illustré aux figures 3 et 4a. On entend par « chemin continu », un chemin ne présentant aucune interruption de matière ou aucune coupure et permettant au courant de circuler d'une extrémité du 15 chemin à l'autre extrémité opposée du chemin. On entend par « méandres » M, toute forme présentant un virage, une courbe ou un aller-retour, ou un changement de direction dans le chemin continu. Ainsi une partie de la pluralité de méandres M peut se présenter sous la forme de créneaux, réguliers (cf. figure 4a) ou irréguliers (figure 5), de dents de scie (figure 5c), 20 d'une sinusoïde (non représentée), ou d'une combinaison de ces dites formes. Les méandres peuvent être tous identiques (cf. figures 4a, 5c), ou présenter des différences entre eux (cf. figures 5a et 5b). Aux figures 3 et 4a sont représentées une vue en coupe et une vue de dessus du système 20 selon l'invention. 25 A la figure 4a, la surface en métal conducteur, dans cet exemple, constituée par l'électrode 60 d'un capteur capacitif se présente sous la forme d'un chemin continu constitué d'une succession de méandres M en forme de créneaux, de longueur L À supérieure à -6. L'électrode 60 est reliée à l'unité de contrôle 610 et se trouve sur le circuit imprimé 30, sur lequel se trouvent également l'antenne HF 50 reliée à l'unité de 30 gestion 510. L'antenne UHF 50 est définie selon deux axe, un axe longitudinal XX' et un axe transversal YY', perpendiculaires entre eux et se coupant en un centre 0 de ladite antenne. A la figure 4a, les méandres sont orientés selon un axe parallèle à l'axe 35 transversal YY'. 9 La zone de rayonnement Z autour du système 20 est homogène et ne présente pas de trou, ou de zone d'absence de rayonnement comme dans l'art antérieur. Aux figures 5a à 5c, sont représentées d'autres formes de méandres M. A la figure 5a, les méandres M se présentent sous la forme de créneaux non 5 symétriques entre eux, de longueurs et de largeurs variables entres eux, orientés selon un axe parallèle à l'axe transversal YY'. A la figure 5b, les méandres se présentent sous la forme de créneaux, non symétriques et orientés selon un axe parallèle à l'axe longitudinal XX'. A la figure 5c, les méandres M se présentent sous la forme de dents de scie, 10 symétriques entres elles et orientées selon un axe transversal YY'. Les dents de scie peuvent également ne présenter aucune symétrie entre elles. Bien sûr, d'autres formes de méandres M sont envisageables, par exemple sous la forme d'une sinusoïde. D'autres orientations des méandres M sont également possibles, par exemple les 15 méandres M peuvent être orientés selon un axe qui est incliné d'un angle par rapport à un axe parallèle soit à l'axe longitudinal XX', soir à l'axe transversal YY'. A la figure 4b, la surface en métal conducteur 60' est constituée par le plan de masse électrique 100 du circuit imprimé. Le plan de masse est modifié selon l'invention et À présente sur une partie de longueur L au moins égale à -6, des méandres M, dans cet 20 exemple, sous la forme de créneaux. L'invention permet donc, de manière judicieuse, par la forme de la surface en métal conducteur d'éliminer les perturbations dans le rayonnement électromagnétique de l'antenne UHF générées par la présence de ladite surface métallique à proximité. L'invention est d'autant plus ingénieuse, que le fonctionnement de la surface en 25 métal en tant qu'électrode de capteur capacitif ou de plan de masse n'est pas impacté par cette forme de chemin continu constitué de méandres. L'invention est robuste, peu couteuse et facile à mettre en oeuvre et solutionne le problème d'intégration d'une antenne UHF dans une poignée comportant des surfaces métalliques perturbatrices du fonctionnement de l'antenne REVENDICATIONS1. Système (20) de détection d'approche et/ou de contact d'un utilisateur et de communication en Ultra Haute Fréquence avec un équipement portable d'utilisateur, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile, ledit système comprenant : - un dispositif de détection d'approche et/ou de contact, comprenant un capteur de détection d'approche et/ou de contact et une unité électronique de contrôle (61), - une surface en métal conducteur (60), apte à la conduction de charges électriques, - un dispositif de communication, comprenant une antenne Ultra Haute Fréquence(50) émettant un champ électromagnétique à une longueur d'onde (À) Ultra Haute Fréquence, et une unité de gestion (51) de l'émission et de la réception de données de ladite antenne, ledit système (20) étant caractérisé en ce que la surface en métal (60) conducteur se 15 présente sous la forme d'un chemin continu comprenant une pluralité de méandres (M) s'étalant sur une longueur (L) au moins égale à : L = À/6 avec : L longueur totale des méandres, 20 À : longueur d'onde de l'antenne Ultra Haute Fréquence. 2. Système (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la pluralité de méandres (M) se présente sous la forme de créneaux, ou de dents de scie, ou de sinusoïde. 3. Système (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisé en ce que l'antenne UHF (50) étant définie par un axe longitudinal (XX') et un axe transversal (YY'), ledit système (20) est caractérisé en ce qu'au moins une partie de la pluralité de méandres (M) est orientée selon un axe parallèle à l'axe longitudinal (XX'), ou parallèle selon l'axe transversal (YY'), ou selon un axe incliné par rapport à l'un ou l'autre de l'axe parallèle à l'axe longitudinal (XX') ou à l'axe 30 transversal (YY'). 11 4. Système (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de détection d'approche et/ou de contact est un capteur capacitif et que la surface en métal conducteur (60) est une électrode dudit capteur. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce 5 que la surface en métal conducteur (60') est un plan de masse électrique (100). 6. Poignée (P) de portière (1) de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend un système(20) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un système (20) selon 10 l'une quelconque des revendications précédentes.