CA1252174A

CA1252174A - Alimentation en energie electrique de circuits sur la roue pour un dispositif de surveillance des pneumatiques

Info

Publication number: CA1252174A
Application number: CA000513038A
Authority: CA
Inventors: Andre Dosjoub; David Myatt
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1989-04-04
Also published as: AU580681B2; KR870700522A; BR8607137A; CN86104427A; WO1987000129A1; FR2584345A1; EP0261118A1; IN167811B; EP0261118B1; US4737761A; JPS63501065A; ES2000259A6; IN167254B; JPH0338125B2; FR2584345B1; DE3677015D1; AU5995486A; CN1005055B

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:

Dispositif de surveillance des pneumatiques qui comporte, sur la roue, un étage convertisseur élaborant un signal électrique porteur de la mesure de la pression et/ou de la température et un étage de transmission dudit signal vers le véhicule. Afin de minimiser la consommation en énergie électrique sur la roue, un transistor à effet de champ déconnecte les circuits pendant la transmission d'énergie du véhicule vers la roue par couplage inductif.
D'autre part et toujours pour minimiser la consommation d'énergie électrique, on ne transmet que la position des fronts montants et descendants dudit signal électrique, de forme impulsionnelle en ne connectant la bobine de transmis-sion à la source d'énergie (condensateur C1) qu'au passage desdits fronts grâce à des transistors à effet de champ associés à un circuit de pilotage.

Description

ZS~74 La présente invention concerne les dispositifs de surveillance de l'état de pneumatiques. Plus particulière-ment, elle se rapporte aux systèmes d'alimentation en énergie des différents étages de ceux de ces dispositifs qui disposent d'une réserve d'énergie électrique sur la roue.
Le comportement d'un pneumatique est complexe; on ne peut en réduire la surveillance à la simple détection d'un ou de plusieurs seulls. Il importe donc de pouvoir transmettre la mesure d'une ou de plusieurs grandeurs observées sur la roue, mobile en rotation, vers le châssis du véhicule et ce, de préférence pour toute position angulaire de la roue. Lorsque l'on utilise des composants actifs sur la roue pour effectuer les mesures nécessaires, il est indispensable de prévoir une alimentation en énergie sur la roue. L'énergie requise peut être fournie soit par une pile, soit par un condensateur de capacité suffisante, chargé par tout moyen approprié. On trouve un exemple d'utilisation d'une pile dans le dispositif de surveillance de pneumatiques proposé par la demande de brevet FR

2 529 513 déposée par Précision Mécanique Labinal et publiée le 6 janvier 1984. On trouve un exemple de charge de condensateur dans le brevet EP 45 401 déposé par Bayerische Motoren Werke et publié le 11 juil]et 19~31~ ou de l'énergie électrique est transmise depuis le châssis vers la roue par couplage inductif entre deux bobines fixées l'une au châssis, l'autre à la roue.
Dans un dispositif de surveillance de pneumatiques du type comportant des composants actifs, on peut distinguer sur la roue un étage de stockage de l'énergie (pile ou condensate~lr avec ses moyens de charge), un étage convertis-seur chargé de transformer la valeur des grandeurs mesurées en signal électrique, et un étage de transmission dudit signal. Cet etage de transmission est un étage de puissance par comparaison avec l'étage convertisseur, c'est-à-dire un ~}

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- la -étage utilisant une énergie électrique suffisamment importante pour assurer la -transmission dudit signal de la roue vers le ch~ssis en général par couplage inductif.
Quel que soit le système de stockage de l'énergie employé, il importe de minimiser autant que possible la ., .
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électrique sur la roue. Cela est imporkant si l'on a prévu une alimentation par pile, pour éviter de devoir la remplacer prématurément, et cela deYient tout à fait crucial si le dispositif puise son énergie dans un condensateur.
I..es précaut;ions classi.ques utilisées jusqu'à présent se li~itent la plupart du temps à utiliser ~les composants à faible consommation d'éner~ie, par exemple en technologie CMOS.
I.e but de la présente in~ention est d'assurer une utilisation aussi rationnelle que possible de l'énereie disponible sur la roue.
Un premier objectif de 1'invention est de permettre une charge optimale et aussi rapide que possible d'un condensateur jouant le rôle de ré~ervoir d'énereie lorsqu'il est chargé par de l'énergie électrique envo~ée depuis le châssis du véhicul~ vers la roue par coupla~e inductif.
Selon l'invention, le système d'alimentation en énsrEie des circuits électriques fixes à la roue dans un dispositif de surveillance de pneuma-tiques d'un véhicule, la transmission d'énergie depuis le chassis duvéhicule vers la roue étant réalisée par ooupla~e inductif entre deux hobines, l'une liée au châssis, l'autre à la roue, le stocka~e de l'en~r~ie étant réalisé par au moins un condensateur alimenté par la bobine liée à
la roue via un redresseur, ledit condensateur alimentant en enereie lesdits 2n circuits électriques, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens perrnettant de déconnecter lesdits circuits pendant la phase de transmission d'énergie depuis le châssis vers la roue.
Dans un second objectif de l'invention, quel que soit le moyen de stocka~e de l'éner~ie électrique, mais dans le cas où le signal à transmettre est impulsionnel, on cherche à assurer la transmission dudit signal en consommant un minimum d'éner~ie. On entend par "signal impulsionnel" une onde rectan~ulaire dont les "paramètres" portant les mesures des erandeurs observées sont la lar~eur de la période pendant laquelle ce si~nal est à
l'état haut, et la largeur de la période pendant laquelle ce si~nal est à
l'état bas, ou bien encore l'une de ces deux larFeurs et le rapport cyclique du signal Selon l'invention, le système d'alimentation en énergie de la bot)ine fixée à la roue dans un dispositif de surveillar,ce de pneumatiques ~.
I'ur- véhicule, l'éner~ie électrique nécessaire ~tant accumulée par des moyens de stocka~e, le dispositif de surveillance comporkant un éta~e convertisseur servant à la détection et au codage sous forme d'ur, si~nal impulsionnel de la valeur I'au moins une grandeur mesurée, le di.spositif comportant en outre un éta¢e de tran~misfiion dudit ~ignal impul~ionnel ~'' .

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- 3 hasé sur le coupla~e inductif entre deux bobines fixées l'une à la roue, l'autre au châssis du véhicule est caractérisé en ce que l'éta~e de tranqmission comporte des moyens pour connecter lesdits m~yens de stocka~e à 1.1 ~)obine solidaire de la roue lorsque ledit signal impulsionnel présente un f`ront montant ou un front descendant et déconnecter lesdits moyens de stocka~P à tout autre moment.
Les dessins annexés permettent de mieux comprendre l'invention et d'en saisir tous les avanta~es.
La fi~lre I schématise l'implantation d'un dispositif de surveillance de pneumatiques.
Ia fi~ure 2 montre un schéma synoptique d'ure mise en oeuvre de l'invention.
Les fi~ures 2a à 2d montrent les chronogr~mmes des principaux si-~aux expliquant le fonctionnement du circuit de la figure 2.
I.a fi~ure 3 montre une variante de réalisation du circuit re1)résenté à la fi~ure 2.
La fi~ure 4 montre un schéma synoptique d'une autre mise en oeuvre c1e l'invention.
Les fi~ures 4a à 4e donnent les chrorogrammes des principaux signaux expliquant le fonctionnement du circuit de la fi~ure 4.
La fieure S montre une variante de réalisation du circuit représenté
à la figure 4.
Les fi~ures 5a à 5d donnent les chronogram~es des principau~ signaux expliquant le fonctionnement du circuit représenté à la figure 5.
La fi~ure 1 illustre de manière non limitative l'implantation des éléments d'un dispositif de surveillancecu l'on a prévu sur la roue l une bobine 2 concentrique à oelle-ci, un ensemble disposé dans un boîtier 3 comprenant au moins un condensateur pour accumuler de 11énergie électrique transmise depuis le châssis du véhicule par coupIa~e inductif, un éta~e convertisseur, un éta~e de transmlssisn connecté à la meme bobine. Sur la partie non mobile en rotation, on peut trouver soit une seule bobine servant à la fois à la transmission d'éner~ie électrique vers la roue et à la réception du signal codé reçu de la roue, soit deux bobines,; l'une 41 servant à la transmission d'éner~iel l1autre 42 a la réception du si¢nal.
Les tolérances de positionnement desdites bobines sont assez larees.
Cependant, il est indispensable que la bobine 2 soit concentrique à la roue 1 pour que le coupla~e re soit pas fonction de la position angulaire de ladite roue 1.

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--` lZ5~7~f A la Eigure 2, on voit la bobine 2 connectée entre les points A et B, un premier pont redresseur D1, ~2 D3 et D4, une diode zéner et un condensateur Cl de capacité
importante, par exemple 100 ,uF, destiné à servir de réser-voir d'énergie électrique. Le pont redresseur Dl, D2, D5 etD6 alimente une branche de circuit RC à très faible constante de temps, par comparaison à la constante de temps de charge du condensateur C1. Une branche comportan-t la résistance r permet la décharge du condensateur C de la branche de circuit RC. Un comparateur 61 permet de détecter l'état de charge ou de décharge du condensateur C. Le comparateur actionne des moyens formant interrupteur, par exemple un transistor à effet de champ 62 pour connecter ou déconnecter les circuits électriques disposés dans la roue.
1~ Dans cet exemple, lesdits circuits comportent un circuit de codage délivrant un signal impulsionnel formant étage convertisseur tel que celui décrit dans la demande de brevet canadienne 513,039 déposée par la demanderesse le 3 juillet 1986. On peut ensuite trouver un étage de transmission du signal impulsionnel tel que celui schématisé à la figure 4.
La figure 2a montre le signal VAB disponible aux bornes de la bobine 2. Il s'agit par exemple d'un signal sinusoidal à 20kHz. La figure 2b montre la tension Vcl disponible aux bornes du condensateur C1 après redressement et écrêtage par la diode zéner. La Eigure 2c montre la tension Vc observée par le comparateur 61. Le circuit RC se caractérise par une faible constante du temps, et l'onde electrique a un fort taux d'ondulation. Par le comparateur 61, on repère le dépassement par la tension Vc d'un certain seuil, ce qui permet de rendre bloquant le transistor à
effet de champ 62 (en substitution, on peut utiliser un transistor bipolaire~ pendant la phase de charge du conden-sateur C1. Grace à ce système d'alimentation, on évite de consommer de l'énergie électrique dans les circuits de roue .

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- 4a -pendant la phase de transmission d'énergie. En effet, il est plus facile d'exploiter le signal impulsionnel reçu pendant une période où l'on ne transmet pas d'énergie car ainsi on évite la superposition des signaux électriques. Si l'on n'exploite pas le signal impulsionnel porteur des mesures pendant la transmission d'énergie, l'énergie consommée par un circuit de codage et un étage de transmission le serait en pure perte, ce qui retarderait inutilement le moment où le condensateur C atteindrait une charge maximale.

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s --On a représenté à la figure 3 une variante de réalisation du circuit précé~emment décrit, où l'on stocke l'éner~ie électrique sur 2 condensateurs : l'un C~ le capacité importante, par exemple de quel~ues dizaines de ~`) destiné à alimenter les composants analo¢iques du eircuit électrique monté sur la roue, et l'autre C12 (d~une capacité de l'ordre de n F, ce qui en assure la char~e rapi~e) est destiné à alimenter le ou les éta~es lo~iques assurant le pilotaEe dudit circuit électrique. La char~e du condensateur ClI est assurée par un redressement simple alternance grâce à
la liode Dl et à la diode zéner Dzl. De même, la char~e du condensateur C12 n est assurée par la diode D2 et la diode zéner Dz2. L'écrêta~e de la tension de chacun des condensateurs Cll et C12 est assuré par la diode ~éner du redresseur char~eant l'autre condensateur, respectivement par Dz2 et Dzl.
La détection ~e la phase de transmission d'énergie se fait d'ure manière 1~ similaire à ce qui a été décrit ci-dessus et il est inutile d'en reprendre la description.
Une autre application de ce principe de suppression de toute consommation d~éner~ie inutile se trouve concrétisée dans le système d'alimentation de l'étage de transmission illustré par la figure 4.
L'éta~e convertisseur est connecté à une branche R2C2 ainsi qu'à un inverseur 71, lui-même connecté à une branche R3C3. Une porte "NON ET" 72 recoit les signaux disponibles aux points C (fi~ure 4b) et D (fi~lre 4c), ces signaux étant respectivement la dérivée du sienal impulsionnel Y~
délivré par le convertisseur (voir fi~. 4a) et la dérivée du signal impulsionnel inversé, toutes deux décalées selon l'axe des ordonnées de la valeur de la tension d'alimentation. Les pics tendant à dépasser la tension d'alimentation sont toutefois écrêtés par la diode zéner tvoir Fi~
Les traits interrompus aux $iEures 4b et 4c représentent le niveau de détection par la porte "NON ET" 72. La porte "NON ET" 72 délivre un sienal ~0 de comman~e de moyens formant interrupteur pour cornecter et déconnecter la hohine 2 au moyen de stockage de l'éner~ie électrique~ à savoir une pile ou comme dans cet exemple, un condensateur. Lesdits moyens formant interrupteur peu~ent être constitués par des transistors à effet de champ dont l'un 81 est commandé par le si~nal de sortie de la porte "NON E~" 72 (fiaure 4d), et l'autre 82, par ce même si~nal inversé (figure 4e) par l'inverseur 73.
On peut é~alement employer des transistors bip~laires.

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Dans la confi~uration décrite à la fi~ure 2, les diodes de redressement D1, ~2~ D3, D4 constituent aussi, avec le condensateur C1 et l~ diode zéner (voir fi~ure 2), un moyen de suppression des surtensions lors de l'interruption du courant dans la bobine 2.
S Le si~nal impulsionnel VO porte, sous forme codée, la valeur de la ou des g~andeurs mesurees dans le pneu. Dans le cas où l'éta~e convertisseur est un circuit de codage selon la demande de brevet FR 85/10515, la tempérdture e~t représentée par la lar~eur d'impul~on (T = K1To) et la pression par le rapport cyclique (P = ~2 ) Tp Il faut donc mesurer des intervalles de temps. Il suffit donc de tran~mettre, de ia roue vers le châssis, la position des fronts montants et celle des fronts descendants. En prenant les mesures convenables pour que la période T soit toujours plus grande que la période To, le décodeur sur le véhicule peut se synchroniser même si la position de chaque front est transmise de la même manière. C'est pourquoi le système d'alimentation en énergie selon l'invention prévoit de connecter le condensateur à la hobine juste letemps qu'il faut pour transmettre la position de chaque front du si~nal VO. Ainsi, cet étage de transmission qui doit faire apparaitre aux bornes de la bobine 2 une onde electrique de puissance ~ importante pour que le si~nal codé puisse être induit à un niveau suffisant dans la bobine 42 liée au chassis du véhicule, atteint ce but en consommant ur, minimum d'éner~ie : il n'y consommation importante qu'à chaque occurence d'un front et non pas pendant toute la duree de la période To. Puisque les impulsions transmises sont toutes de meme polarité, elles seront détectées au niveau du décodeur sur le véhicule par le même composant électronique.
On évite donc l'influence perturbatrice des dispersions de fabrication, ce qui constitue un autre avantage du système selon l'invention.
En variante, la tran~qmission des fronts (montants et descendants) du si~nal impulsionnel VO délivré par le convertisseur peut se faire comme 3() représentée par les fi~ures 5, Sa, 5b, Sc et 5d. Le signal VO (fi~ure 5a) est appliqué à la branche R5C5 Le comparateur 710 recoit en entrée inverseuse une tension de référence Vref et en entrée non i~verseuse une tension Y+ dont le chronogramme est représente à la fieure 5b.

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l;~S2~'74 Le comparlt.eur 7lO délivre un signal W tel que représenté à la fi~ure 5c, de même forme que Y0 mais déphasé. Le retard du si~nal W0 par rapport au si~nal Y0 est fonction du choix des élements R5 et C5, qui doit être tel que ce retard soit notablement plus petit que la largeur To d'une impulsion de V0. Une port~. "OU EXCLUSIF" 720 recoit d'une part V0 et d'autre part WO et délivre un signal X' à l'état haut seulement lorsque l'un ou l'autre (mais pas les deux en même te~ps) des si~naux V0 ou W0 est à l'état haut.. Ce signal X' se prête à la commande de moyens formant interrupteurs -tels que les transistors 81 et 82.

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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Système d'alimentation en énergie des circuits électriques fixés à la roue dans un dispositif de surveillance de pneumatiques d'un véhicule, la transmission d'énergie depuis le châssis du véhicule vers la roue étant réalisée par couplage inductif entre deux bobines, l'une liée au châssis, l'autre à la roue, le stockage de l'énergie étant réalisé par au moins un condensateur alimenté par la bobine liée à la roue via un redresseur, ledit condensateur alimentant en énergie lesdits circuits électriques, ledit système comportant des moyens permettant de déconnecter lesdits circuits pendant la phase de transmission d'énergie depuis le châssis vers la roue.

2. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens comprennent une branche de circuit RC à très faible constante de temps, ladite branche étant alimentée par ladite bobine liée à la roue via un redresseur, une branche résistive permettant la décharge du condensateur de ladite branche RC, et un com-parateur permettant de détecter l'état de charge du conden-sateur de ladite branche RC, ledit comparateur actionnant des moyens formant interrupteur pour connecter ou décon-necter lesdits circuits.

3. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 2, dans lequel le stockage de l'énergie est réalisé par deux condensateurs dont l'un alimente les étages logiques desdits circuits électriques, et l'autre alimente les parties analogiques dudit circuit.

4. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 3, dans lequel l'écrêtage de la tension de chacun desdits deux condensateurs est assuré par une diode zéner utilisée également comme élément redresseur pour la charge de l'autre desdits deux condensateurs.

5. Système d'alimentation en énergie de la bobine fixée à la roue dans un dispositif de surveillance de pneu-matiques d'un véhicule, l'énergie électrique nécessaire étant accumulée par des moyens de stockage, le dispositif de surveillance comportant un étage convertisseur servant à la détection et au codage sous forme d'un signal impulsionnel de la valeur d'au moins une grandeur mesurée, le dispositif comportant en outre un étage de transmission dudit signal impulsionnel basé sur le couplage inductif entre deux bobines fixées l'une à la roue, l'autre au châssis du véhicule, système dans lequel l'étage de transmission com-porte des moyens pour connecter lesdits moyens de stockage à
la bobine solidaire de la roue lorsque ledit signal impul-sionnel présente un front montant ou un front descendant et déconnecter lesdits moyens de stockage à tout autre moment.

6. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens pour connecter comportent une porte "NON ET" recevant en entrées la dérivée du signal impulsionnel et la dérivée du signal impulsionnel inversé, délivrant en sortie un signal de commande de moyens formant interrupteur pour connecter et déconnecter lesdits moyens de stockage.

7. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, dans lequel les moyens pour connecter com-portent un circuit à retard délivrant ledit signal impul-sionnel déphasé, et une porte "OU EXCLUSIF" recevant en entrées d'une part ledit signal impulsionnel, et d'autre part ledit signal impulsionnel déphasé, et délivrant en sortie un signal de commande des moyens formant interrupteur pour connecter et déconnecter lesdits moyens de stockage.

8. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 6 ou 7, dans lequel lesdits moyens formant interrupteur sont constitués par des transistors à effet de champ.

9. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 6 ou 7, dans lequel lesdits moyens formant interrupteur sont constitués par des transistors bipolaires.

10. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, 6 ou 7, dans lequel lesdits moyens de stockage sont constitués par une pile.

11. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, 6 ou 7, dans lequel lesdits moyens de stockage sont constitués par un condensateur.

12. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens formant inter-rupteur sont constitués par des transistors à effet de champ.

13. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens formant inter-rupteur sont constitués par des transistors bipolaire.

14. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 12 ou 13, dans lequel lesdits moyens de stockage sont constitués par une pile.

15. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 12 ou 13, dans lequel lesdits moyens de stockage sont constitués par un condensateur.

16. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 1, dans lequel le stockage de l'énergie est réalisé par deux condensateurs dont l'un alimente les étages logiques desdits circuits électriques, et l'autre alimente les parties analogiques dudit circuit.

17. Système d'alimentation en énergie selon la revendication 16, dans lequel l'écrêtage de la tension de chacun desdits deux condensateurs est assuré par une diode zéner utilisée également comme élément redresseur pour la charge de l'autre desdits deux condensateurs.