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WO2024115707A1 - Système de confort interactif, notamment pour véhicule - Google Patents

Système de confort interactif, notamment pour véhicule Download PDF

Info

Publication number
WO2024115707A1
WO2024115707A1 PCT/EP2023/083839 EP2023083839W WO2024115707A1 WO 2024115707 A1 WO2024115707 A1 WO 2024115707A1 EP 2023083839 W EP2023083839 W EP 2023083839W WO 2024115707 A1 WO2024115707 A1 WO 2024115707A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacitive
heating structure
armature
heating
aspects
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/083839
Other languages
English (en)
Inventor
Marino Funes
Ciprian Musat
Original Assignee
Dav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dav filed Critical Dav
Publication of WO2024115707A1 publication Critical patent/WO2024115707A1/fr

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2227—Electric heaters incorporated in vehicle trim components, e.g. panels or linings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/0065—Control members, e.g. levers or knobs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2228—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant controlling the operation of heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/143—Touch sensitive instrument input devices

Definitions

  • the present invention relates to an interactive comfort system, in particular for vehicles.
  • the vehicle can be land, sea or air.
  • Heating panels which comprise a plurality of electrodes configured to deliver heat by the Joule effect by supplying electric current to a conductive coating.
  • the subject of the invention is thus an interactive comfort system, in particular intended to be installed inside the passenger compartment of a vehicle, in particular a motor vehicle, the system comprising:
  • a heating structure comprising: o at least one resistive layer arranged to produce heat when this layer is passed through by an electric current, this resistive layer being in particular a carbon-based sheet deposited on a substrate, o at least two electrodes in electrical contact with the resistive layer so as to allow an electric current to flow through the resistive layer between these two electrodes,
  • a capacitive sensor comprising at least one capacitive armature forming a capacitive electrode, and the capacitive armature and the heating structure form a stack in which the distance between the capacitive armature and the heating structure is modifiable resulting in a variation of the capacitive coupling between the capacitive armature of the capacitive sensor and the heating structure, the interactive comfort system being configured to measure a variation of the capacitive coupling between the capacitive armature of the capacitive sensor and the heating structure, and to determine if the capacitive sensor is activated, in particular by pressing a person's finger on this stack.
  • the invention thus allows capacitive detection of the application of a support force, using the heating structure, in particular the layer based on carbon ink, as a reference electrode in capacitive detection.
  • the invention is thus advantageous in that it makes it possible to offer the possibility of controlling functions, on the stack of layers which performs the heating function.
  • the interactive comfort system comprises, in the stack, between the capacitive armature and the heating structure, a layer of elastic material which can be compressed by pressure on the armature capacitive or the heating structure, pressure tending to bring the capacitive armature and the heating structure mutually closer together.
  • the layer of elastic material has shape memory.
  • this layer is deformable by application of pressure.
  • the layer of elastic material is electrically insulating.
  • this layer of elastic material is made of foam.
  • this layer of elastic material is made from silicone. [0013] According to one of the aspects of the invention, the layer of elastic material is glued to the heating structure and/or to a support carrying the capacitive armature.
  • the stack successively comprises, from an internal face to an external face of this stack:
  • the capacitive sensor with its capacitive armature(s), is configured to operate in self-capacitive detection (also called “self-capacitance” in English), and the heating structure appears as the disruptor of the capacitance detected by the capacitive sensor.
  • self-capacitive detection also called “self-capacitance” in English
  • the capacities are advantageously measured in self-capacitive mode.
  • This architecture allows in particular the knowledge of the pressed area which can be arranged in a function key.
  • the system is configured to, following a pressure which generates a deformation of the material of the layer of elastic material, causing a variation in capacitance, read this variation in capacitance by a electronics and translate it into pressure force data.
  • the system is configured to determine if the application of pressure is greater than a predetermined threshold, and conclude that support is applied when this threshold is exceeded.
  • the pressure can be interpreted only when it occurs on a capacitive key.
  • the layer of elastic material is used as a direct support, without adhesive, both on one side to receive the resistive layer, in particular the carbon-based sheet, for the heating, and on the other side to receive the printing or screen printing of the electrodes of the capacitive sensor.
  • the electrodes of the capacitive sensor are arranged in particular in a matrix of cells, and connected to an electronic circuit for controlling capacitive touch or measuring capacitance.
  • the invention is also advantageous in that the system is insensitive to external electromagnetic disturbances.
  • the capacitive sensor is sensitive mainly to the pressure exerted on the surface of the stack.
  • the heating structure forms the reference electrode, which mechanically approaches the measuring electrode of the capacitive sensor when pressed, and can play a role of electromagnetic shielding for the heating structure itself and/or for the capacitive armatures of the capacitive sensor.
  • the stack successively comprises, from an internal face to an external face of this stack:
  • the capacitive sensor with its capacitive armature(s), is configured to operate in mutual capacitance type detection (also called “mutual-capacitance” in English).
  • This architecture authorizes the use of the capacitive sensor as for a touch screen, while adding the support force thanks to the increase in the capacitive coupling with the heating structure. This can be advantageous for activating a preselected function for example.
  • the “touch screen” function can be performed in mutual capacitance mode.
  • this architecture allows the capacitive touch function both without force and with detection of a support force, which in the case of a user interface can authorize the selection of a function and its activation if the downforce is at the required level.
  • the system is arranged to generate an electrical control signal for heating the resistive layer of the heating structure, this electrical control signal being configured to alternately operate the heating structure in heating mode and in electrical protection mode in which the intensity of an electric field between the resistive layer of the heating structure and the electrical armature of the capacitive sensor is actively reduced using the control signal.
  • This active mode of electrical protection which is sometimes referred to by the English terms “Active Shield”, is advantageously implemented during a detection phase, or acquisition phase, of capacitive touch.
  • This acquisition phase can have a duration, for example, of the order of 100 microseconds or a few hundred microseconds, these acquisition phases repeating periodically, for example approximately every 10 milliseconds.
  • the capacitive sensor the electrical armature of the capacitive sensor is formed on a support, for example planar, in particular which is flexible.
  • this support comprises a film made of electrically insulating material, for example based on plastic, in particular PET (polyethylene terephthalate).
  • the frame is obtained by screen printing or printing on the support.
  • the capacitive sensor comprises a plurality of armatures.
  • the capacitive armature forms a capacitive key of polygonal shape, for example square or rectangular, or of circular or oval shape.
  • the keys may have an elongated shape, for example with a length/width ratio of less than 1.5.
  • the capacitive key has a surface area of between 20 mm2 and 200 mm2, or between 80 mm2 and 120 mm2.
  • the capacitive sensor comprises a plurality of capacitive armatures forming a plurality of individual capacitive keys separated from each other, individually controllable by localized deformations of the stack which bring each other closer together. one of the capacitive armatures and the heating structure.
  • these capacitive keys thus each form a tactile key insofar as it is the pressure exerted by a person on the stack which creates the capacitive coupling detectable by the key.
  • the capacitive keys operate in the manner of variable capacitors serving as sensors sensitive to the pressure measured locally.
  • these capacitive keys are arranged in one or more rows, in particular parallel rows.
  • the capacitive keys are identical in the same row.
  • the row contains individual capacitive keys all of rectangular shape, or of circular shape.
  • the keys are all identical or almost identical, so as to allow simpler management.
  • the dimension ratio between the surface area of the largest key and that of the smallest key is between 1.5 and 2, for example.
  • the capacitive keys are configured so as to allow the detection of a sliding movement, in particular of a finger which slides, with contact, along the row of keys capacitive.
  • the invention also relates to an assembly, in particular for a vehicle passenger compartment, comprising a supporting element made of electrically insulating material and an interactive comfort system as mentioned above, assembled with the supporting element.
  • the interactive comfort system is assembled with the supporting element made of electrically insulating material making it possible to limit the electromagnetic coupling with the heating structure or the capacitive armatures of the capacitive sensor.
  • this supporting element is, in a non-limiting manner, a dashboard or a supporting structure of a vehicle door panel.
  • the invention also relates to an interactive comfort system, in particular intended to be installed inside a passenger compartment of a vehicle, in particular a motor vehicle, the system comprising:
  • a heating structure comprising: o at least one resistive layer arranged to produce heat when this layer is passed through by an electric current, this resistive layer being in particular a carbon-based sheet deposited on a substrate, o at least two electrodes in electrical contact with the resistive layer so as to allow an electric current to flow through the resistive layer between these two electrodes,
  • a capacitive sensor arranged to detect, in a detection zone, the presence of a part of a passenger, for example an arm, an elbow, a hand or a finger of the passenger, the capacitive sensor comprising at least one electrical armature forming a capacitive electrode, system in which the electrical armature and the heating structure form a stack in which the electrical armature is arranged between the resistive layer and the detection zone.
  • the invention it is possible to integrate, in the same system, the heating structure and the elements which allow its control. This allows us to have a more compact and more intuitive system to use.
  • the use of a capacitive sensor, which can be very thin, stacked on the heating structure, is particularly advantageous because its integration can be done without generating excessive bulk, in particular without generating excessive extra thickness.
  • the electrical armature of the capacitive sensor is formed on a support, for example planar, in particular which is flexible.
  • this support comprises a film made of electrically insulating material, for example based on plastic, in particular PET (polyethylene terephthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the frame is obtained by screen printing or printing on the support.
  • the capacitive sensor comprises a plurality of armatures.
  • the system is arranged to generate an electrical control signal for heating the resistive layer of the heating structure, this electrical control signal being configured to operate the heating structure alternately in heating mode and in electrical protection mode in which the intensity of an electric field enters the resistive layer of the heating structure and the electrical armature of the capacitive sensor is actively reduced using the control signal.
  • the invention in the protection mode, the intensity of the electric field between the resistive layer of the heating structure and the electrical armature of the capacitive sensor is reduced, which has the consequence of having a low parasitic capacitance on the side of the resistive layer of the heating structure.
  • the invention thus makes it possible to guarantee good precision of the capacitive measurement by the capacitive sensor. This makes it possible, for example, to precisely detect the approach of a part of the human body, for example a finger or a hand, to the heating structure.
  • the invention also makes it possible to use this resistive layer as a shield against components, for example a door panel, a chassis, electrical harnesses, located behind this resistive layer, components which would be likely to generate electrical disturbances against the electrical armature of the capacitive sensor.
  • the invention makes it possible to avoid using an additional shield element that would be placed within the stack, which would increase the overall cost and could affect the quantity of heat transmitted by the resistive layer.
  • the control signal in heating mode of the heating structure, is a PMW signal whose duty cycle is adjustable as a function of the required heating power.
  • control signal of the heating structure in electrical protection mode, is identical to the control signal of the capacitive sensor. [0057] These control signals allow in particular voltage control.
  • This synchronization makes it possible to reduce the intensity of the electric field between the resistive layer of the heating structure and the electrical armature of the capacitive sensor.
  • the system comprises a tracking amplifier configured to produce a copy of the signal from the capacitive sensor, this copied signal being applied to the heating structure.
  • an electrical power control module associated with the heating structure is configured to control, in heating mode, two switches on the basis of a PWM control signal.
  • the system comprises a switch, in particular formed by a transistor, associated with the capacitive sensor, and another switch, in particular formed by a transistor, at the input of the heating structure , these switches being configured to be controlled, in protection mode, in a synchronized manner, so as to apply to the heating structure the same control signal as the capacitive sensor.
  • the two aforementioned switches are controlled by an electrical power control module associated with the heating structure.
  • the resistive layer of the heating structure does not intervene in the capacitive detection carried out by the capacitive sensor.
  • the capacitive sensor is arranged to acquire a setting temperature entered by a passenger, and a control unit is arranged to deliver a set temperature value as a function of this temperature adjustment entered by the passenger.
  • capacitive electrodes form a sliding control bar, namely these capacitive electrodes are aligned, side by side with a small space between them, in a rectilinear row.
  • the heating structure is part of a heating and lighting device such as below.
  • the heating and lighting device comprises a functional face towards which the heat produced by the heating structure and the light produced by the luminous structure can be sent, this face functional being configured to diffuse the heat and light thus received towards the outside of the heating and lighting device, towards for example an area of a vehicle passenger compartment.
  • the functional face is thus a face of the heating and lighting device on which the heating and lighting functions are manifested, for example to heat an area of a vehicle passenger compartment and/or to illuminate an area of this passenger compartment or create a lighting effect visible from the passenger compartment.
  • the material of the resistive layer contains a transparent conductive oxide (TCO) chosen from indium-tin oxide (ITO) and zinc oxide (ZnO) .
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium-tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • At least one region of the heating structure is placed between the functional face and the luminous structure so that the light coming from this light structure passes through the resistive layer of the heating structure before reaching the functional face.
  • the heating and lighting structures form stacked layers.
  • the heating and lighting device has the shape of a panel.
  • the heating and lighting device is flexible, namely it can be shaped to take a predetermined shape.
  • the heating structure and the lighting structure are integral with each other.
  • the heating structure is in contact with the luminous structure.
  • the heating structure and the lighting structure are assembled by lamination.
  • the light structure comprises a light source, in particular in the form of one or more LEDs (light-emitting diode).
  • the visible light emitted by the luminous structure is light visible to the human eye.
  • This light which passes through the resistive layer produces an effect perceptible to the human eye and contributes, for example, to the decoration of the passenger compartment and/or to the atmosphere in the passenger compartment.
  • the light structure comprises a light engine.
  • the light engine is an electronic device, in particular a printed circuit, comprising one or more LEDs (light-emitting diode) and at least one light guide for guiding the light emitted by the LED(s).
  • the light guide of the light engine comprises a plate in which light can propagate, this plate comprising at least one light emitting face.
  • the plate has, at least locally, a planar shape, and the light emitting face is, at least locally, planar.
  • the plate has a complex shape different from a planar shape.
  • the light guide plate extends along a curved surface.
  • the plate is made of plastic-based material.
  • the plate is manufactured with a predetermined shape, namely that it does not deform or substantially does not deform during its integration into the heating and lighting device.
  • the plate has two faces separated by the thickness of the plate, one of these faces presenting optical activation reliefs arranged to cause the deflection of the light towards the light emitting face which is opposite the face on which the reliefs are made.
  • the plate forms a surface light source, with homogeneous or heterogeneous light diffusion.
  • the light emitting face faces the heating structure.
  • the light structure comprises a textile sheet.
  • the textile web comprises interwoven textile threads and optical fibers.
  • the textile threads comprise threads in a natural material such as plant threads, and/or threads in an artificial or synthetic material.
  • the textile web comprises optical fibers in warp woven with textile threads in weft.
  • the textile web comprises optical fibers in weft woven with textile threads in warp.
  • the textile sheet comprises textile threads arranged in warp and weft according to a canvas-type reinforcement.
  • the optical fibers are pointally linked to said armature so as to double said armature, the optical fibers being substantially positioned on a surface parallel to the surface defined by the armature.
  • the frame is flexible, that is to say capable of taking a predetermined shape by deformation.
  • the optical fibers are linked to the reinforcement by textile warp threads or weft threads.
  • the textile threads and the optical fibers form a woven sheet.
  • the textile sheet has a thickness of less than 1 mm, in particular between 0.1 mm and 0.7 mm.
  • the optical fibers each comprise one or more zones for emitting light towards the outside of the fiber.
  • these emission zones are on a lateral surface of the optical fiber.
  • these zones have varied shapes, for example a circular zone, a slender zone, a cross zone, a zigzag zone, etc.
  • emission zones can be perceived from the passenger compartment as points or spots or light patterns.
  • At least one of the light emission zones comprises activation reliefs, for example in the form of streaks, to send the light out of the fiber optical.
  • these reliefs are produced by laser etching or sandblasting on the optical fiber.
  • the heating structure comprises an electrode network comprising a plurality of distribution electrodes and a plurality of contact electrodes supplied with electric current by the distribution electrodes.
  • the distribution electrodes can be seen as “parent” electrodes and the contact electrodes as “child” electrodes.
  • the contact electrodes are, at least for some of them, in particular for all the contact electrodes of the electrode network, parallel to each other.
  • the network of electrodes comprises distribution electrodes arranged to conduct electric current from an electrical source to the contact electrodes, several contact electrodes connecting to the same distribution electrode.
  • At least one of the distribution electrodes is rectilinear over at least part of its length, and the contact electrodes which are associated with this distribution electrode are connected, for example perpendicularly to this distribution electrode.
  • the distribution electrodes can have different shapes, in particular curved with roundings.
  • the distribution electrodes may be parallel to each other or not.
  • the electrode network comprises at least two distribution electrodes which are parallel to each other over at least part of their length, and their associated contact electrodes are arranged between these two distribution electrodes and are alternated with an inter-distance which decreases in connection with the decrease in the voltage present between the pairs of electrodes so as to maintain the electrical power substantially uniform between the pairs of contact electrodes.
  • the electrodes and the resistive layer are carried on a substrate made of a flexible material capable of taking a predetermined shape by deformation, this substrate being in particular also extensible.
  • the resistive layer is deposited on the substrate, and is in the form of a sheet, in particular an ink sheet. This layer is notably of substantially constant thickness over its entire surface area.
  • the electrodes are deposited on the substrate by printing, screen printing or lamination of several materials.
  • the resistive layer is deposited on the substrate by printing, screen printing or lamination of several materials.
  • the resistive layer is present on one face of the substrate.
  • the resistive layer is placed facing the functional face of said device.
  • the substrate is of textile type, woven or knitted, or of non-woven type.
  • This nonwoven may comprise a mixture of polypropylene fibers and/or polyester fibers.
  • Other fibers can be used, for example natural fibers.
  • the wires forming the substrate may or may not be extensible.
  • the substrate can be a sheet of flexible plastic or a foam such as TPU (thermoplastic polyurethane).
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the substrate has a surface area of at least 10 cm2, or at least 50 cm2, or at least 500 cm2 at least.
  • the electrodes are made of conductive material, in particular metallic such as ink loaded with conductive particles, in particular silver or copper particles.
  • the electrodes are metallic adhesive tapes, for example made of copper.
  • the resistive layer is a continuous layer.
  • the resistive layer comprises a plurality of discrete resistive elements forming this layer.
  • these discrete resistive elements form repetitive patterns.
  • the heating and lighting device comprises a decoration visible from inside the passenger compartment, this decoration being for example a covering of the habitable space, such as for example fabric, leather or an aesthetic covering.
  • the heating structure, the lighting structure and the decoration form stacked layers.
  • the device according to the invention thus makes it possible to carry out, in addition to the heating and lighting functions, a decorative function, for example with a predetermined leather or fabric area, visible from the passenger compartment.
  • the heating and lighting device comprises a mask made of a material which blocks the light coming from the luminous structure and comprising apertures to allow this light to pass according to a given pattern. by these openings.
  • the invention also relates to a vehicle interior component, comprising a heating and lighting device as mentioned above.
  • the component is chosen from one of the following habitable components:
  • an armrest covering component - a component of a glove box
  • the passenger compartment component which includes the heating and lighting device is independent of a seat of the vehicle.
  • the passenger compartment component which comprises the heating and lighting device is arranged to heat by thermal radiation or by thermal conduction or thermal contact, and not by heating by heat carried by air in forced movement within the passenger compartment.
  • the heating and lighting device is not crossed by any air flow intended to cool or heat the passenger compartment.
  • the heating and lighting device is separate from the air movement system such as an HVAC of the vehicle.
  • the invention also relates to a method for producing a heating and lighting device as mentioned above, comprising the following steps:
  • a heating structure comprising: o at least one resistive layer arranged to produce heat when this layer is passed through by an electric current, this resistive layer being made of a material capable of allowing light emitted by the luminous structure to pass, o at least two distribution electrodes, said distribution electrodes being in electrical contact with the resistive layer so as to allow an electric current to flow through the resistive layer between these two electrodes,
  • FIG. 1 is a schematic representation of a passenger compartment of a motor vehicle equipped with a heating and lighting device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation, in section, of the heating and lighting device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a heating structure of the heating and lighting device of Figure 2;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a heating structure according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation of a light structure of the heating and lighting device of Figure 2;
  • FIG. 6 is a schematic representation of a light structure according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of the light structure of Figure 6, on the other side;
  • FIG. 8 is a detailed view of the textile sheet of the light structure of Figure 6;
  • FIG. 9 is a schematic representation, in section, of an interactive comfort system according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 10 schematically illustrates a capacitive sensor equipping the interactive comfort system of Figure 9;
  • FIG. 11 is an electrical diagram of the interactive comfort system of Figure 9;
  • FIG. 12 illustrates the control signals used in the electrical diagram of Figure 11;
  • FIG. 13 is an electrical diagram of an interactive comfort system according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 14 illustrates a structure for visualizing parasitic capacitance;
  • FIG. 15 is a schematic representation, in section, of an interactive comfort system according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 16 is a schematic representation of an example of arrangement of capacitive keys of the capacitive sensor of the interactive comfort system of Figure 15;
  • FIG. 17 is a schematic representation of another example of arrangement of capacitive keys of the capacitive sensor of the interactive comfort system of Figure 15;
  • FIG. 18 is a schematic representation, in section, of the interactive comfort system of Figure 15, with the application of a finger on the stack;
  • FIG. 19 is a schematic representation, in section, of an interactive comfort system according to another exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a passenger compartment 100 of a motor vehicle V. Doors 101 and the roof 102 of the passenger compartment are also shown. 103 seats for passengers are also visible.
  • heating and lighting devices 1 are integrated into the roof 102 of the passenger compartment.
  • each heating and lighting device 1 is fixed on a roof structure 105 and comprises, in a stack, successively:
  • a rigid substrate 80 which is, in the example described, a structural part made of translucent plastic material, or of transparent plastic material, - a layer of flexible material 90, here a layer of foam, arranged to give the heating and lighting device 1 a feeling of softness to the touch, this layer 90 being able to be omitted if necessary,
  • a mask 100 made of a material which blocks the light coming from the luminous structure 10 and comprising openings to let this light pass through according to a pattern conferred by these openings, this mask 100 being able to be omitted if necessary,
  • a decor 1 10 which can be of textile, leather, wood or plastic type.
  • Each heating and lighting device 1 has the shape of a panel, with a functional face 2 towards which the heat H produced by the heating structure 50 and the light L produced by the luminous structure 10 can be sent, this functional face 2 being configured to diffuse the heat H and the light L thus received towards the passenger compartment 100.
  • the functional face 2 is thus an external face of the heating and lighting device 1 on which the heating and lighting functions are manifested, to heat an area of the passenger compartment 100 and/or to illuminate an area of this passenger compartment 100 or create a light effect visible from the passenger compartment 100.
  • the heating and lighting device 1 can be flexible, namely it can be shaped to take a predetermined shape.
  • the heating structure 50 and the light structure 10 are assembled by lamination.
  • the light structure 10 comprises light sources 1 1, here under a row of LEDs (light emitting diode). Only two LEDs 1 1 are shown in Figure 5.
  • the visible light emitted by the luminous structure 10 is light visible to the human eye.
  • the light structure 10 comprises a light engine 12 which is an electronic device with a printed circuit 13, comprising LEDs 11 and a light guide 14 for guiding the light emitted by the LED(s).
  • the light guide 14 comprises a plate 15 in which light can propagate, this plate comprising a light emission face 16.
  • Plate 15 has a complex curved shape with a main face 19 approaching a flat surface.
  • This plate 15 comprises facets 17 for injecting light from the LEDs 11, these facets 17 being at the end of bent narrow regions 18 of the plate 15.
  • the plate 15 is made of plastic-based material, with a predetermined shape, namely that it does not deform or substantially does not deform during its integration into the heating and lighting device 1.
  • the plate 15 has two faces separated by the thickness of the plate, one of these faces having optical activation reliefs 20 arranged to cause the deflection of the light towards the light emitting face 16 which is opposite the face on which the reliefs 20 are made.
  • plate 15 forms a surface light source.
  • the emission face 16 faces the heating structure 50.
  • the light structure 30 comprises a woven sheet 31.
  • Figure 6 represents the face 32 of the light structure 30 which faces the heating structure 50.
  • Figure 7 represents the face 33 of the light structure 30 which is opposite the face 32.
  • the textile sheet 31 comprises intertwined textile threads 35 and optical fibers 36, as illustrated in Figure 8.
  • the textile threads 35 include threads in a natural material such as plant threads, and/or threads in an artificial or synthetic material.
  • optical fibers 36 are woven with textile yarns 35, in weft.
  • the textile sheet may comprise optical fibers 36 in a weft woven with textile threads 35 in a warp.
  • the textile sheet 31 may comprise textile threads 35, arranged in warp and weft according to a canvas-type frame.
  • optical fibers 36 are then punctually linked to the textile threads of the frame 35 by means of textile threads, the optical fibers 36 being substantially positioned on a surface parallel to the surface defined by the frame 35.
  • the frame 35 is flexible, that is to say capable of taking a predetermined shape by deformation.
  • the textile sheet 31 has a thickness of between 0.1 mm and 0.7 mm.
  • the optical fibers 36 can each be formed by a core sheathed with a fluoropolymer.
  • the core of the optical fibers can be formed from a material chosen from polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the optical fibers can each be formed by a glass fiber wire.
  • the textile yarns 35 can be formed from a material chosen from wool, aramid, polyamide, polyester and cotton.
  • the optical fibers 36 extend mainly on the face 32 of the sheet 31, without being unduly masked by the textile threads 35 which cover more of the opposite face 33.
  • the optical fibers 36 are arranged to emit light laterally towards the outside of the fiber. [0195] One or more LEDs 11 power the optical fibers 36 which are arranged convergently towards this or these LEDs 11.
  • this heating structure 50 comprises a resistive layer 51 arranged to produce heat when this layer is passed through by an electric current I, this resistive layer being made of a material capable of letting heat pass through it. light emitted by the light structure 10 or 30.
  • the heating structure 50 further comprises two distribution electrodes 52, which are in electrical contact with the resistive layer 51 so as to allow an electric current I to flow through the resistive layer 51 between these two electrodes 52.
  • Electrodes 52 have parallel sections 53 between which the resistive layer 51 is located, and transverse sections 54 which are connected to electrical power supply wires 55.
  • the material of the resistive layer 51 contains a transparent conductive oxide (TCO) chosen from indium-tin oxide (ITO) and zinc oxide (ZnO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium-tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • the resistive layer 51 is both transparent to the light of the luminous structure 10 or 30, and allows the Joule effect to generate heat.
  • the entire heating structure 50 is placed between the functional face 2 and the luminous structure 10 so that the light coming from this luminous structure 10 passes through the resistive layer 51 of the heating structure before to reach functional face 2.
  • the electrodes 52 and the resistive layer 51 are carried on a substrate 58 made of a flexible material capable of taking a predetermined shape by deformation, this substrate being in particular also extensible.
  • the electrodes 52 are deposited on the substrate 58 by printing, screen printing or lamination of several materials. [0205] The electrodes 52 are made of conductive material, in particular metallic such as ink loaded with conductive particles, in particular silver or copper particles.
  • the resistive layer 51 is deposited on the substrate by printing, screen printing or lamination of several materials.
  • the resistive layer 51 is present on one face of the substrate 58, facing the functional face of the device 1.
  • the substrate 58 is of textile type, woven or knitted, or of non-woven type.
  • the nonwoven may comprise a mixture of polypropylene fibers and/or polyester fibers.
  • Other fibers can be used, for example natural fibers.
  • the substrate 58 may be a sheet of flexible plastic or a foam such as TPU (thermoplastic polyurethane).
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the substrate 58 has a thickness of less than 1 cm, and a surface area of at least 10 cm2, or at least 50 cm2, or at least 500 cm2.
  • the heating structure 50 can be replaced, in the heating and lighting device 1, by a heating structure 70 which comprises a network of electrodes 71 as described below below.
  • This network of electrodes 71 comprises two rectilinear distribution electrodes 72 and a plurality of contact electrodes 73 supplied with electric current by the distribution electrodes 72.
  • the distribution electrodes 72 can be seen as “parent” electrodes and the contact electrodes 73 as “child” electrodes.
  • the contact electrodes 73 are parallel to each other, and form pairs each associated with a resistive layer 75.
  • These layers 75 are separated from each other and form several heating zones, for example with repeating patterns.
  • the distribution electrodes 72 may have different shapes, in particular curved with rounded edges.
  • the heating and lighting device 1 comprises the decoration 105 which is visible from inside the passenger compartment 100, this decoration 105 being a covering of the habitable space, such as for example fabric, leather or an aesthetic covering.
  • the heating structure 50 or 70, the lighting structure 10 or 30 and the decoration 105 form stacked layers.
  • the device 1 thus makes it possible to carry out, in addition to the heating and lighting functions, a decorative function, for example with a predetermined leather or fabric area, visible from the passenger compartment.
  • the device 1 can be used to form a component 120 chosen from one of the following habitable components:
  • Figure 1 shows the case of use in a vehicle roof.
  • the passenger compartment component 120 which includes the heating and lighting device is independent of a seat 103 of the vehicle.
  • the passenger compartment component 120 which includes the heating and lighting device 1 is arranged to heat by thermal radiation or by thermal conduction or thermal contact, and not by heating by heat transported by air in forced movement within the passenger compartment.
  • the interactive comfort system 400 includes:
  • a heating structure 401 comprising: o a resistive layer 402 in the form of a sheet of carbon-based ink, similar to the resistive layer 51 previously described, o electrodes (not shown in Figure 9) in electrical contact with the resistive layer 402 so as to allow an electric current to flow through the resistive layer 402 between these two electrodes.
  • the interactive comfort system 400 further comprises a capacitive sensor 403 arranged to detect, in a detection zone 404, the presence of a part of a passenger, for example an arm, an elbow, a hand or a passenger's finger.
  • the capacitive sensor 403 is arranged to detect without contact a part of a passenger, for example an arm, an elbow, a hand or a finger FG of the passenger. Alternatively, this detection can be carried out with contact.
  • the capacitive sensor 403 comprises, on a flexible support 406, several electrical armatures 405 forming capacitive electrodes 405 distributed on this flexible support 406 made for example of transparent or translucent plastic material, for example in the form of a film.
  • the 405 electrical armatures can be made of PEDOT, silver mesh or even ITO.
  • Other capacitive electrodes 405 form a sliding control bar 409, namely these capacitive electrodes 405 are aligned, side by side with a small space between them, in a rectilinear row.
  • This sliding control bar 409 also called “Slider” in English, can be controlled by passing a finger FG nearby, without contact, or in contact physical. The sliding movement of the finger along this sliding control bar 409 makes it possible to control the desired type of adjustment, depending on the capacitive electrode 405 above which the sliding movement of the finger FG stops.
  • buttons 408 and sliding control bars 409 to allow the passenger to control different functions.
  • Each capacitive electrodes 405 is arranged to measure the capacitance which appears between two surfaces. The value of this capacity increases as the distance between the two surfaces decreases. Each capacitive electrode 405 acts as a first conductive surface and a part of the human body, at a capacitive coupling distance with the capacitive electrode 405, acts as a second conductive surface. Changes in distance between the two conductive surfaces modify the capacitance which is detectable by a control unit 410.
  • the capacitive sensor 403 is arranged here to acquire a setting temperature entered by a passenger, and the control unit 410 is arranged to deliver a set temperature value as a function of this setting temperature entered by the passenger.
  • the capacitive sensor 403 is in the form of a flexible component which is interposed between the resistive layer 402 and an external layer 41 1, which serves as protection and/or decoration, in particular made of PMMA, or poly- methyl methacrylate.
  • an external layer 41 1 which serves as protection and/or decoration, in particular made of PMMA, or poly- methyl methacrylate.
  • any other electrically insulating protective and/or decorative material can be used.
  • Layers of adhesive 412 are provided to ensure the cohesion of the stack 414. These layers of adhesive 412 are for example each a double-sided adhesive sheet.
  • the stack 414 also includes a layer of foam 415.
  • Stack 414 thus successively comprises:
  • the capacitive electrodes 405 are obtained by screen printing or printing on the flexible support 406.
  • the control unit 410 is arranged to generate an electrical control signal for the heating structure 401, this electrical control signal being selectively of a first type SP1 configured to operate the heating structure 401 in heating mode over a duration T1 (see figure 12) and a second type SP2 configured to operate the heating structure 401 in electrical protection mode, over a duration T2 (see figure 12), in which the intensity of an electric field between the resistive layer
  • phase T1 for example of 10 milliseconds (ms)
  • T2 for example of 2 ms
  • modulations SP1 and SP2 which depend on the heating and capacitive detection needs.
  • Figure 12 represents, as a function of time TM, at the top, the electrical control signal SP1 for heating the resistive layer 402 alternating with the electrical control signal SP2 for electrical protection and, at the bottom, the steps 417 of acquiring the capacitive signal from the capacitive sensor 403 to detect the approach, for example of a finger FG.
  • the electrical armature 405 of the capacitive sensor 403 is at an electrical potential, for example 3 Volts, necessary for its operation.
  • the finger FG and the resistive layer 402 of the heating structure 401 are assimilated to the ground plane, at 0 Volt. Due to the potential difference between the electrode 405 and the user's finger FG, an electric field is established.
  • the capacitive sensor 403 detects the variations in intensity of this field due to the approach of the finger FG, through the electrical capacitance Cx established between the finger FG and the electrode 405. If we do not implement the invention, we observe that between the electrode 405 and the resistive layer 402 there is a potential difference and a parasitic electric field and electric capacitance Cp are created.
  • the capacitance Cp adds to the capacitance Cx, which disrupts the operation of the capacitive sensor 403.
  • the manifestation is generally a strong reduction in the sensitivity of the capacitive sensor 403, which can cause the latter to be deactivated.
  • a critical case can arise when the electrical potential of the resistive layer 402 is not constant. This situation occurs when the resistive layer 402 is activated. To modulate the heating power, the resistive layer 402 is powered with a PWM voltage. These variations in potential create a disturbance in the capacitive sensor 403 that is more difficult to filter.
  • the capacitance Cp is greater as the surface area of the resistive layer 402 is large.
  • an electrode 405 can have dimensions of the order of 10 mm x 10 mm, while the resistive layer 402 can measure, for example, 100 mm x 500 mm.
  • the field between the finger FG and the electrode 405 is a desired effect while that between the electrode 405 and the resistive layer 402 is a parasitic factor.
  • the invention in the protection mode, the intensity of the electric field between the resistive layer 402 of the heating structure 401 and the electrical armature 405 of the capacitive sensor 403 is reduced, which has the consequence of have a weak or very weak effect of the parasitic capacitance on the side of the resistive layer 402 of the heating structure.
  • the synchronization of the control signals on the heating structure 401 and the capacitive sensor 403 makes it possible to avoid parasitic currents between them and therefore to avoid disturbances in Cx measurements.
  • the resistive layer 402 itself plays a protective role during the duration T2, without having to resort to a separate device dedicated to this protection.
  • the control signal SP1 in heating mode of the heating structure 401 (for example over the duration T1 of FIG. 12), is a signal PMW whose duty cycle is adjustable in depending on the heating power required.
  • the control signals allow voltage control.
  • control signal SP2 of the heating structure 401 is identical to the control signal of the capacitive sensor 403, as can be seen in Figure 12.
  • This synchronization makes it possible to reduce the intensity of the electric field between the resistive layer 402 of the heating structure and the electrical armature 405 of the capacitive sensor.
  • the control signal of the resistive layer 402 is a copy of the signal applied to the capacitive electrode 405 of the capacitive sensor.
  • the system 400 comprises a follower amplifier 420, of gain 1, with high input impedance, configured to produce a copy of the signal SP2 coming from of a control circuit 421 of the capacitive sensor 403, this copied signal being applied to the heating structure 401.
  • An electrical power control module 422 associated with the heating structure 401 is configured to control, in heating mode, two switches 424 on the basis of a PWM control signal.
  • the switches 424 are at the two terminals of the heating structure 401.
  • the follower amplifier 420 is deactivated (high impedance output), and one of the two switches 424 is kept closed and the other of these switches 424 is operated by the heating PWM signal.
  • the system comprises a switch 425 formed by a transistor, associated with the capacitive sensor 403, and two switches 426 and 427 respectively at the entrance to the structure heating 401 and at its outlet.
  • the switch 425 in heating mode, is open, and one of the two switches 426 and 427 is kept closed and the other of these switches 426 and 427 is operated by the heating PWM signal .
  • switch 425 and switch 426 are controlled alternately, synchronously with capacitive sensor 403, while switch 427 is open.
  • the interactive comfort system 500 comprises: a heating structure 501 comprising: o a resistive layer 502 in the form of a sheet of carbon-based ink, similar to the resistive layer 51 previously described, o electrodes (not shown in Figure 15) in electrical contact with the resistive layer 502 so to allow an electric current to flow through the resistive layer 502 between these two electrodes, to produce heating,
  • a capacitive sensor 503 comprising at least one capacitive armature 504 forming a capacitive electrode, and the capacitive armature 504 and the heating structure 501 form a stack 505 in which the distance between the capacitive armature 504 and the heating structure 501 is modifiable resulting in a variation of the capacitive coupling between the capacitive armature 504 of the capacitive sensor 503 and the heating structure 501.
  • the interactive comfort system 1 is configured to measure a variation of the capacitive coupling between the capacitive armature 504 of the capacitive sensor 503 and the heating structure 501, and to determine if the capacitive sensor 503 is activated by pressing a button. finger FG of a person on this stack 505.
  • the interactive comfort system 500 comprises, in the stack 505, between the capacitive armature 504 and the heating structure 501, a layer of elastic interposed material 510 which is compressible by pressure on the heating structure 501, pressure tending to mutually bring the capacitive armature 504 and the heating structure 501 together.
  • the layer of elastic material 510 is electrically insulating, being made of foam or silicone-based.
  • the layer of elastic material 510 is bonded to the heating structure 501 and to the capacitive sensor 503, by adhesive layers 51 1.
  • the stack 505 comprises, on its external face 514, an external protective/decorative layer 512, for example made of PMMA, stuck using an adhesive layer 51 1, on the resistive layer 502 capable of heating .
  • an external protective/decorative layer 512 for example made of PMMA, stuck using an adhesive layer 51 1, on the resistive layer 502 capable of heating .
  • the stack 505 is assembled, by gluing, with a supporting element 515 made of electrically insulating material, which makes it possible to limit the coupling electromagnetic with the heating structure 501 or the capacitive armatures of the capacitive sensor 503.
  • the supporting element 515 is, for example, a dashboard or a supporting structure of a vehicle door panel.
  • the capacitive sensor 503 is configured to operate in self-capacitive detection (also called “self-capacitance” in English), and the heating structure 501 appears as the disruptor of the capacitance detected by the sensor capacitive 503.
  • the system 1 is configured so that, following pressure by a finger FG which causes a deformation of the material of the layer of elastic material 510, causing a variation in capacitance Cpinter, read this capacitance variation by electronics (not shown) and translate it into pressure force data.
  • the layer of elastic material 510 is used as a direct support, without adhesive, both on one side to receive the resistive layer 502 for heating, and on the other side to receive printing or screen printing of the electrodes 504 of the capacitive sensor 503.
  • the electrodes or armatures 504 of the capacitive sensor 503 are arranged in a matrix of cells or keys 516, connected to a dedicated electronic circuit for measuring the capacitance, as illustrated in Figures 16 and 18.
  • the electrical armatures 504 of the capacitive sensor 503 are formed, by screen printing or printing, on a flexible flat support 517, for example a film made of electrically insulating material, for example based on plastic, in particular PET (polyterephthalate of ethylene).
  • Each capacitive armature 504 forms a capacitive key 516 of polygonal shape, for example square (see Figure 16) or rectangle, or circular in shape (see Figure 17). These identical capacitive keys 516 are arranged in parallel rows. All other forms and/or arrangements are of course possible, depending on usage. [0277] Each capacitive key 516 has a surface area of between 20 mm2 and 200 mm2, or between 80 mm2 and 120 mm2.
  • the individual capacitive keys 516 separated from each other can be individually controlled by localized deformations of the stack 505 which bring one of the keys 516 and the heating structure 501 closer together. For example, in Figure 18, it is key 516a which is activated.
  • the capacitive keys 516 operate in the manner of variable capacitors serving as sensors sensitive to the pressure measured locally.
  • the capacitive keys 516 thus perform a control function, on a structure which is capable of heating.
  • the invention thus makes it possible to produce a multifunction assembly.
  • the capacitive keys 516 are configured so as to allow the detection of a sliding movement, in particular of a finger FG which slides, with contact, along the row of capacitive keys. This allows you to create a “slider” function.
  • the stack successively comprises, from an internal face to an external face of this stack:
  • the supporting element 515 made of electrically insulating material
  • the capacitive sensor 503, with its capacitive armatures 504, is configured to operate in mutual capacitance type detection (also called “mutual-capacitance” in English).
  • This architecture the capacitive touch function both without force and with detection of a support force, which in the case of a user interface can allow the selection of a function and its activation if the downforce is at the required level.
  • the invention is also advantageous in that system 1 is insensitive to external disturbances.
  • the capacitive sensor 503 is sensitive mainly to the pressure exerted on the surface of the stack.
  • the heating structure 501 forms the reference electrode, which mechanically approaches the measuring electrode of the capacitive sensor when pressed, and can play a role of electromagnetic shielding for the heating structure itself and/or or for the capacitive armatures of the capacitive sensor.

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Abstract

Système de confort interactif (500), notamment destiné à être installé à l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, le système comprenant : - une structure chauffante (501), - un capteur capacitif (503) comprenant au moins une armature capacitive (504) formant une électrode capacitive, et l'armature capacitive et la structure chauffante forment un empilement (505) dans lequel la distance entre l'armature capacitive et la structure chauffante est modifiable résultant en une variation du couplage capacitif entre l'armature capacitive du capteur capacitif et la structure chauffante, le système de confort interactif (500) étant configuré pour mesurer une variation du couplage capacitif entre l'armature capacitive (504) du capteur capacitif et la structure chauffante (501), et pour déterminer si le capteur capacitif est activé, notamment par un appui d'un doigt (FG) d'une personne sur cet empilement.

Description

Description
Titre : Système de confort interactif, notamment pour véhicule
[0001] La présente invention se rapporte à un système de confort interactif, notamment pour véhicule. Le véhicule peut être de type terrestre, maritime ou aérien.
[0002] On connaît des panneaux chauffants qui comprennent une pluralité d’électrodes configurées pour délivrer de la chaleur par effet Joule en alimentant avec du courant électrique un revêtement conducteur. On pourra par exemple se reporter au document US2016059669.
[0003] Il existe notamment un besoin pour permettre au passager de gérer de manière conviviale et intuitive le confort thermique souhaité, grâce à une plus grande interactivité.
[0004] L’invention a ainsi pour objet un système de confort interactif, notamment destiné à être installé à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, notamment d’un véhicule automobile, le système comprenant :
- une structure chauffante comportant : o au moins une couche résistive agencée pour produire de la chaleur lorsque cette couche est parcourue par un courant électrique, cette couche résistive étant notamment une nappe à base de carbone déposée sur un substrat, o au moins deux électrodes en contact électrique avec la couche résistive de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive entre ces deux électrodes,
- un capteur capacitif comprenant au moins une armature capacitive formant une électrode capacitive, et l’armature capacitive et la structure chauffante forment un empilement dans lequel la distance entre l’armature capacitive et la structure chauffante est modifiable résultant en une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive du capteur capacitif et la structure chauffante, le système de confort interactif étant configuré pour mesurer une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive du capteur capacitif et la structure chauffante, et pour déterminer si le capteur capacitif est activé, notamment par un appui d’un doigt d’une personne sur cet empilement.
[0005] L’invention permet ainsi une détection capacitive de l’application d’une force d’appui, en utilisant la structure chauffante, en particulier la nappe à base d’encre de carbone, comme électrode de référence dans la détection capacitive.
[0006] L’invention est ainsi avantageuse en ce qu’elle permet d’offrir une possibilité de commande de fonctions, sur l’empilement de couches qui réalise la fonction de chauffage.
[0007] Selon l’un des aspects de l’invention, le système de confort interactif comporte, dans l’empilement, entre l’armature capacitive et la structure chauffante, une couche de matériau élastique qui est comprimable par pression sur l’armature capacitive ou la structure chauffante, pression tendant à rapprocher mutuellement l’armature capacitive et la structure chauffante.
[0008] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matériau élastique est à mémoire de forme.
[0009] Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche est déformable par application d’une pression.
[0010] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matériau élastique est électriquement isolante.
[0011] Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de matériau élastique est réalisée en mousse.
[0012] Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de matériau élastique est réalisée à base de silicone. [0013] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matériau élastique est collée à la structure chauffante et/ou à un support portant l’armature capacitive.
[0014] Selon l’un des aspects de l’invention, l’empilement comprend successivement, d’une face interne vers une face externe de cet empilement :
- le ou les armatures capacitives du capteur capacitif,
- la couche de matériau élastique, qui joue le rôle de couche intercalaire,
- la structure chauffante.
[0015] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif, avec sa ou ses armatures capacitives, est configuré pour fonctionner en détection auto-capacitive (encore appelée « self-capacitance » en anglais), et la structure chauffante apparaît comme le perturbateur de la capacité détectée par le capteur capacitif.
[0016] Dans cette architecture, les capacités sont mesurées avantageusement en mode auto-capacitive. Cette architecture permet notamment la connaissance de la zone pressée qui peut être agencée en une touche de fonction.
[0017] Selon l’un des aspects de l’invention, le système est configuré pour, suite à une pression qui engendre une déformation du matériau de la couche de matériau élastique, provoquant une variation de capacitance, lire cette variation de capacitance par une électronique et la traduire en données de force de pression. En variante, le système est configuré pour déterminer si l’application d’une pression est supérieure à un seuil prédéterminé, et conclure à un appui lorsque ce seuil est dépassé.
[0018] Grâce à l’invention, la pression peut être interprétée seulement lorsqu’elle se produit sur une touche capacitive.
[0019] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de matériau élastique est utilisée comme support direct, sans adhésif, à la fois sur une face pour recevoir la couche résistive, notamment la nappe à base de carbone, pour le chauffage, et sur l’autre face pour recevoir l’impression ou la sérigraphie des électrodes du capteur capacitif. [0020] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes du capteur capacitif sont arrangées notamment en matrice de cellules, et reliées à un circuit électronique de contrôle de toucher capacitif ou de de mesure de la capacité.
[0021] L’invention est également avantageuse en ce que le système est insensible aux perturbations électromagnétiques externes. Ainsi, avantageusement, le capteur capacitif est sensible principalement à la pression exercée à la surface de l’empilement. Plus précisément, la structure chauffante forme l’électrode de référence, qui se rapproche mécaniquement de l’électrode de mesure du capteur capacitif lors de l’appui, et peut jouer un rôle de blindage électromagnétique pour la structure chauffante elle-même et/ou pour les armatures capacitives du capteur capacitif.
[0022] Selon un autre des aspects de l’invention, l’empilement comprend successivement, d’une face interne vers une face externe de cet empilement :
- la structure chauffante,
- la couche de matériau élastique, qui joue le rôle de couche intercalaire,
- le ou les armatures capacitives du capteur capacitif.
[0023] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif, avec sa ou ses armatures capacitives, est configuré pour fonctionner en détection de type à capacitance mutuelle (encore appelée « mutual-capacitance >> en anglais).
[0024] Cette architecture autorise l’utilisation du capteur capacitif comme pour un écran tactile, tout en ajoutant la force d’appui grâce à l’augmentation du couplage capacitif avec la structure chauffante. Cela peut être avantageux pour une activation de fonction présélectionnée par exemple. Dans ce cas, la fonction « écran tactile >> peut être réalisée en mode capacitance mutuelle.
[0025] Dit autrement, cette architecture permet la fonction de toucher capacitif à la fois sans force et avec détection d’une force d’appui, ce qui dans le cas d’une interface utilisateur peut autoriser la sélection d’une fonction et son activation si la force d’appui est au niveau requis. [0026] On peut ainsi obtenir une simplification de l'architecture globale lorsque l'on souhaite, avec les différentes fonctions de toucher et détection de la force d’appui, réaliser une commande du chauffage de surfaces tactiles, ou une commande de tout autre système.
[0027] Selon un autre des aspects de l’invention, le système est agencé pour générer un signal de pilotage électrique du chauffage de la couche résistive de la structure chauffante, ce signal de pilotage électrique étant configuré pour faire fonctionner alternativement la structure chauffante en mode de chauffage et en mode de protection électrique dans lequel l’intensité d’un champ électrique entre la couche résistive de la structure chauffante et l’armature électrique du capteur capacitif est réduite de manière active à l’aide du signal de pilotage. Ce mode actif de protection électrique, qui est parfois désignée par les termes anglais « Active Shield », est avantageusement mis en oeuvre pendant une phase de détection, ou phase d’acquisition, de toucher capacitif. Cette phase d’acquisition peut avoir une durée, par exemple, de l’ordre de 100 microsecondes ou de quelques centaines de microsecondes, ces phases d’acquisition se répétant périodiquement, par exemple toutes les 10 millisecondes environ. On choisit ainsi la période d’acquisition du toucher capacitif avec une durée très brève, ce qui est sans inconvénient pour le chauffage lorsque celui est actif. Autrement dit, on arrête brièvement le mode de chauffage, pour passer en mode actif de protection électrique pendant l’acquisition du toucher capacitif. En particulier, dans ce mode de protection, les effets perturbateurs de la couche résistive sont contrés, ce qui assure une bonne sensibilité de mesure capacitive de la part du capteur capacitif lors de l’acquisition du toucher capacitif. Ce mode actif de protection électrique est décrit plus en détails dans la suite. Dans une variante, il est possible de simplement éteindre la couche résistive lors des phases d’acquisition.
[0028] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif l’armature électrique du capteur capacitif est formée sur un support par exemple plan, notamment qui est flexible. [0029] Selon l’un des aspects de l’invention, ce support comporte un film réalisé en matière électriquement isolante, par exemple à base de plastique, notamment du PET (Polytéréphtalate d'éthylène).
[0030] Selon l’un des aspects de l’invention, l’armature est obtenue par sérigraphie ou impression sur le support.
[0031] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif comprend une pluralité d’armatures.
[0032] Selon l’un des aspects de l’invention, l’armature capacitive forme une touche capacitive de forme polygonale, par exemple en carré ou en rectangle, ou de forme circulaire ou ovale. Par exemple, les touches peuvent présenter une forme allongée, avec par exemple un ratio longueur/largeur inférieur à 1 ,5.
[0033] Selon l’un des aspects de l’invention, la touche capacitive présente une superficie comprise entre 20 mm2 et 200 mm2, ou entre 80 mm2 et 120 mm2.
[0034] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif comprend une pluralité d’armatures capacitive formant une pluralité de touches capacitives individuelles séparées les unes des autres, commandables individuellement par des déformations localisées de l’empilement qui rapprochent mutuellement l’une des armatures capacitives et la structure chauffante.
[0035] Selon l’un des aspects de l’invention, ces touches capacitives forment ainsi chacune une touche tactile dans la mesure où c’est la pression exercée par une personne sur l’empilement qui crée le couplage capacitif détectable par la touche.
[0036] Selon l’un des aspects de l’invention, les touches capacitives fonctionnent à la manière de condensateurs variables servant de capteurs sensibles à la pression mesurée localement.
[0037] Selon l’un des aspects de l’invention, ces touches capacitives sont disposées suivant une ou plusieurs rangées, notamment des rangées parallèles.
[0038] Selon l’un des aspects de l’invention, les touches capacitives sont identiques dans une même rangée. [0039] Par exemple, la rangée contient des touches capacitives individuelles toutes de forme rectangulaire, ou de forme circulaire. Avantageusement, les touches sont toutes identiques ou presque identiques, de sorte à permettre une gestion plus simple. En variante, le ratio de dimensions entre la superficie de la plus grande touche et celle de la plus petite touche est entre 1 ,5 et 2, par exemple.
[0040] Selon l’un des aspects de l’invention, les touches capacitives sont configurées de sorte à permettre la détection d’un mouvement de glissement, notamment d’un doigt qui glisse, avec contact, le long de la rangée de touches capacitives.
[0041] L’invention a encore pour objet un ensemble, notamment pour un habitacle de véhicule, comprenant un élément porteur en matériau électriquement isolant et un système de confort interactif tel que précité, assemblé avec l’élément porteur.
[0042] Selon l’un des aspects de l’invention, le système de confort interactif est assemblé avec l’élément porteur en matériau électriquement isolant permettant de limiter le couplage électromagnétique avec la structure chauffante ou les armatures capacitives du capteur capacitif.
[0043] Selon l’un des aspects de l’invention, cet élément porteur est, de façon non limitative, un tableau de bord ou une structure portante d’un panneau de portière de véhicule.
[0044] L’invention a également pour objet un système de confort interactif, notamment destiné à être installé à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, notamment d’un véhicule automobile, le système comprenant :
- une structure chauffante comportant : o au moins une couche résistive agencée pour produire de la chaleur lorsque cette couche est parcourue par un courant électrique, cette couche résistive étant notamment une nappe à base de carbone déposée sur un substrat, o au moins deux électrodes en contact électrique avec la couche résistive de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive entre ces deux électrodes,
- un capteur capacitif agencé pour détecter, dans une zone de détection, une présence d’une partie d’un passager, par exemple un bras, un coude, une main ou un doigt du passager, le capteur capacitif comportant au moins une armature électrique formant une électrode capacitive, système dans lequel l’armature électrique et la structure chauffante forment un empilement dans lequel l’armature électrique est disposée entre la couche résistive et la zone de détection.
[0045] Grâce à l’invention, il est possible d’intégrer, dans un même système, la structure chauffante et les éléments qui permettent son contrôle. Ainsi on peut avoir un système plus compact et plus intuitif à l’utilisation. L'emploi d’un capteur capacitif, qui peut être très fin, empilé sur la structure chauffante, est particulièrement avantageux car son intégration peut être faite sans générer d’encombrement excessif, notamment sans générer de surépaisseur excessive.
[0046] Selon l’un des aspects de l’invention, l’armature électrique du capteur capacitif est formée sur un support par exemple plan, notamment qui est flexible.
[0047] Selon l’un des aspects de l’invention, ce support comporte un film réalisé en matière électriquement isolante, par exemple à base de plastique, notamment du PET (Polytéréphtalate d'éthylène).
[0048] Selon l’un des aspects de l’invention, l’armature est obtenue par sérigraphie ou impression sur le support.
[0049] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif comprend une pluralité d’armatures.
[0050] Selon l’un des aspects de l’invention, le système est agencé pour générer un signal de pilotage électrique du chauffage de la couche résistive de la structure chauffante, ce signal de pilotage électrique étant configuré pour faire fonctionner alternativement la structure chauffante en mode de chauffage et en mode de protection électrique dans lequel l’intensité d’un champ électrique entre la couche résistive de la structure chauffante et l’armature électrique du capteur capacitif est réduite de manière active à l’aide du signal de pilotage.
[0051] En l’absence d’un tel mode de protection électrique, un fort champ électrique peut apparaître entre la couche résistive de la structure chauffante et l’armature électrique du capteur capacitif, ce qui a pour conséquence de générer une forte capacité parasite qui fausserait la mesure de la capacité entre l’armature électrique du capteur capacitif et la partie du corps humain.
[0052] Grâce à l’invention, dans le mode de protection, l’intensité du champ électrique entre la couche résistive de la structure chauffante et l’armature électrique du capteur capacitif est réduite, ce qui a pour conséquence d’avoir une faible capacité parasite du côté de la couche résistive de la structure chauffante.
[0053] L’invention permet ainsi de garantir une bonne précision de la mesure capacitive par le capteur capacitif. Ceci permet par exemple de détecter avec précision l’approche d’une partie du corps humain, par exemple un doigt ou une main, de la structure chauffante.
[0054] L’invention permet, en outre, de se servir de cette couche résistive comme bouclier vis-à-vis de composants, par exemple un panneau de portière, un châssis, des faisceaux électriques, situés derrière cette couche résistive, composants qui seraient susceptibles de générer des perturbations électriques à l’encontre de l’armature électrique du capteur capacitif. L’invention permet d’éviter d’utiliser un élément bouclier supplémentaire qu’on placerait au sein de l’empilement, qui augmenterait le coût global et pourrait affecter la quantité de chaleur transmise par la couche résistive.
[0055] Selon l’un des aspects de l’invention, en mode de chauffage de la structure chauffante, le signal de pilotage est un signal PMW dont le rapport cyclique est réglable en fonction de la puissance de chauffage requise.
[0056] Selon l’un des aspects de l’invention, en mode de protection électrique, le signal de pilotage de la structure chauffante est identique au signal de pilotage du capteur capacitif. [0057] Ces signaux de pilotage permettent notamment un pilotage en tension.
[0058] Cette synchronisation permet de réduire l’intensité du champ électrique entre la couche résistive de la structure chauffante et l’armature électrique du capteur capacitif.
[0059] Selon l’un des aspects de l’invention, le système comporte un amplificateur suiveur configuré pour produire une recopie du signal du capteur capacitif, ce signal recopié étant appliqué à la structure chauffante.
[0060] Selon l’un des aspects de l’invention, un module de contrôle de puissance électrique associé à la structure chauffante est configuré pour commander, en mode de chauffage, deux interrupteurs sur la base d’un signal de pilotage en PWM.
[0061] En mode de protection, l’un au moins de ces deux interrupteurs sont ouverts.
[0062] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le système comporte un interrupteur, notamment formé par un transistor, associé au capteur capacitif, et un autre interrupteur, notamment formé par un transistor, à l’entrée de la structure chauffante, ces interrupteurs étant configurés pour être contrôlés, en mode de protection, de manière synchronisée, de sorte à appliquer à la structure chauffante le même signal de pilotage que le capteur capacitif.
[0063] Selon l’un des aspects de l’invention, les deux interrupteurs précités sont commandés par un module de contrôle de puissance électrique associé à la structure chauffante.
[0064] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive de la structure chauffante n’intervient pas dans la détection capacitive réalisée par le capteur capacitif.
[0065] Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur capacitif est agencé pour acquérir une température de réglage saisie par un passager, et une unité de contrôle est agencée pour délivrer une valeur de température de consigne en fonction de cette température de réglage saisie par le passager. [0066] Selon l’un des aspects de l’invention, des électrodes capacitives forment une barre de commande à glissement, à savoir ces électrodes capacitives sont alignées, côte à côte avec un petit espace entre elles, suivant une rangée rectiligne.
[0067] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante fait partie d’un dispositif de chauffage et d’éclairage tel ci-après.
[0068] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de chauffage et d’éclairage comporte une face fonctionnelle vers laquelle de la chaleur produite par la structure chauffante et la lumière produite par la structure lumineuse peuvent être envoyées, cette face fonctionnelle étant configurée pour diffuser la chaleur et la lumière ainsi reçues vers l’extérieur du dispositif de chauffage et d’éclairage, en direction par exemple d’une zone d’un habitacle de véhicule.
[0069] La face fonctionnelle est ainsi une face du dispositif de chauffage et d’éclairage sur laquelle les fonctions de chauffage et d’éclairage se manifestent, par exemple pour chauffer une zone d’un habitacle de véhicule et/ou pour éclairer une zone de cet habitacle ou créer un effet lumineux visible depuis l’habitacle.
[0070] Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau de la couche résistive contient un oxyde transparent conducteur (TCO) choisi parmi l’oxyde d’indium- étain (ITO) et l’oxyde de Zinc (ZnO).
[0071] Selon l’un des aspects de l’invention, au moins une région de la structure chauffante, notamment la totalité de la structure chauffante, est placée entre la face fonctionnelle et la structure lumineuse de sorte que de la lumière issue de cette structure lumineuse traverse la couche résistive de la structure chauffante avant d’atteindre la face fonctionnelle.
[0072] Selon l’un des aspects de l’invention, les structures chauffante et lumineuse forment des couches empilées.
[0073] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de chauffage et d’éclairage présente une forme de panneau. [0074] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de chauffage et d’éclairage est souple, à savoir il peut être conformé pour prendre une forme prédéterminée.
[0075] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante et la structure lumineuse sont solidaires l’une de l’autre.
[0076] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante est en contact avec la structure lumineuse.
[0077] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante et la structure lumineuse sont assemblées par lamination.
[0078] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure lumineuse comprend une source de lumière, notamment sous la forme d’une ou plusieurs LED (diode électroluminescente).
[0079] La lumière visible émise par la structure lumineuse est une lumière visible par l’œil humain. Cette lumière qui traverse la couche résistive produit un effet perceptible par l’œil humain et participe, par exemple, à la décoration de l’habitacle et/ou à l’ambiance dans l’habitacle.
[0080] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure lumineuse comprend un moteur de lumière.
[0081] Selon l’un des aspects de l’invention, le moteur de lumière est un dispositif électronique, notamment à circuit imprimé, comprenant une ou plusieurs LED (diode électroluminescente) et au moins un guide de lumière pour guider la lumière émise par la ou les LED.
[0082] Selon l’un des aspects de l’invention, le guide de lumière du moteur de lumière comporte une plaque dans laquelle de la lumière peut se propager, cette plaque comprenant au moins une face d’émission de la lumière.
[0083] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque présente, au moins localement, une forme plane, et la face d’émission de la lumière est, au moins localement, plane.
[0084] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque présente une forme complexe différente d’une forme plane. [0085] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque de guide de lumière s’étend selon une surface courbe.
[0086] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque est réalisée en matériau à base de plastique.
[0087] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque est fabriquée avec une forme prédéterminée, à savoir qu’elle ne se déforme pas ou sensiblement pas lors de son intégration dans le dispositif de chauffage et d’éclairage.
[0088] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque présente deux faces séparées par l’épaisseur de la plaque, l’une de ces faces présentant des reliefs d’activation optique agencés pour provoquer la déviation de la lumière vers la face d’émission de la lumière qui est opposée à la face sur laquelle sont réalisées les reliefs.
[0089] Selon l’un des aspects de l’invention, la plaque forme une source lumineuse surfacique, à diffusion lumineuse homogène ou hétérogène.
[0090] Selon l’un des aspects de l’invention, la face d’émission de la lumière est en vis-à-vis de la structure chauffante.
[0091] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure lumineuse comprend une nappe textile.
[0092] Selon l’un des aspects de l’invention, la nappe textile comprend des fils textiles et des fibres optiques entrelacés.
[0093] Selon l’un des aspects de l’invention, les fils textiles comprennent des fils dans une matière naturelle tels que des fils végétaux, et/ou des fils dans une matière artificielle ou synthétique.
[0094] Dans un exemple de réalisation de l’invention, la nappe textile comprend des fibres optiques en chaîne tissés avec des fils textiles en trame.
[0095] Dans un autre exemple de réalisation de l’invention, la nappe textile comprend des fibres optiques en trame tissés avec des fils textiles en chaîne.
[0096] Selon l’un des aspects de l’invention, la nappe textile comprend des fils textiles agencés en chaîne et en trame selon une armature de type toile. [0097] Selon l’un des aspects de l’invention, les fibres optiques sont ponctuellement liées à ladite armature de manière à venir doubler ladite armature, les fibres optiques étant sensiblement positionnée sur une surface parallèle à la surface définie par l’armature.
[0098] Selon l’un des aspects de l’invention, l’armature est souple, c’est-à-dire capable de prendre une forme prédéterminée par déformation.
[0099] Selon l’un des aspects de l’invention, les fibres optiques sont liées à l’armature par des fils textiles de chaîne ou des files de trame
[0100] Selon l’un des aspects de l’invention, les fils textiles et les fibres optiques forment une nappe tissée.
[0101] Selon l’un des aspects de l’invention, la nappe textile a une épaisseur inférieure à 1 mm, notamment comprise entre 0,1 mm et 0,7 mm.
[0102] Selon l’un des aspects de l’invention, les fibres optiques comportent chacune une ou plusieurs zones d’émission de la lumière vers l’extérieur de la fibre.
[0103] Selon l’un des aspects de l’invention, ces zones d’émission sont sur une surface latérale de la fibre optique.
[0104] Selon l’un des aspects de l’invention, ces zones ont des formes variées, par exemple une zone circulaire, une zone longiligne, une zone en croix, une zone en zigzag...
[0105] Ces zones d’émission peuvent être perçues depuis l’habitacle comme des points ou tâches ou motifs lumineuse.
[0106] Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des zones d’émission de la lumière comporte des reliefs d’activation, par exemple sous la forme de stries, pour envoyer la lumière hors de la fibre optique.
[0107] Selon l’un des aspects de l’invention, ces reliefs, notamment des stries, sont réalisés par attaque laser ou par sablage sur la fibre optique.
[0108] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante comprend un réseau d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes de distribution et une pluralité d’électrodes de contact alimentées en courant électrique par les électrodes de distribution.
[0109] Les électrodes de distribution peuvent être vues comme des électrodes « parents >> et les électrodes de contact comme des électrodes « enfants ».
[0110] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes de contact sont, au moins pour certaines d’entre elles, notamment pour toutes les électrodes de contact du réseau d’électrodes, parallèles entre elles.
[0111] Selon l’un des aspects de l’invention, le réseau d’électrodes comprend des électrodes de distribution agencées pour conduire du courant électrique d’une source électrique vers les électrodes de contact, plusieurs électrodes de contact se raccordant à une même électrode de distribution.
[0112] Selon l’un des aspects de l’invention, une au moins des électrodes de distribution est rectiligne sur une partie au moins de sa longueur, et les électrodes de contact qui sont associées à cette électrode de distribution se raccordant, par exemple perpendiculairement, à cette électrode de distribution.
[0113] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes de distribution peuvent présenter des formes différentes, notamment courbes avec des arrondis.
[0114] Les électrodes de distribution peuvent être parallèles entre elles ou non.
[0115] Selon l’un des aspects de l’invention, le réseau d’électrodes comporte au moins deux électrodes de distribution qui sont parallèles entre elles sur au moins une partie de leur longueur, et leurs électrodes de contact associées sont disposées entre ces deux électrodes de distribution et sont alternées avec une inter-distance qui décroit en lien avec la décroissance de la tension présente entre les paires d’électrodes de manière à maintenir sensiblement uniforme la puissance électrique entre les paires d’électrodes de contact.
[0116] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes et la couche résistive sont portées sur un substrat réalisé dans un matériau souple capable de prendre une forme prédéterminée par déformation, ce substrat étant notamment également extensible. [0117] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est déposée sur le substrat, et se présente sous la forme d’une nappe, notamment une nappe d’encre. Cette nappe est notamment d’épaisseur sensiblement constante sur toute sa superficie.
[0118] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes sont déposées sur le substrat par impression, sérigraphie ou lamination de plusieurs matériaux.
[0119] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est déposée sur le substrat par impression, sérigraphie ou lamination de plusieurs matériaux.
[0120] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est présente sur une face du substrat.
[0121] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est disposée en regard de la face fonctionnelle dudit dispositif.
[0122] Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat est de type textile, tissé ou tricoté, ou de type non-tissé.
[0123] Ce non-tissé peut comporter un mélange de fibres en polypropylène et/ou de fibres en polyester. D’autres fibres peuvent être utilisées, par exemple des fibres naturelles.
[0124] Les fils formant le substrat peuvent être extensibles, ou non.
[0125] Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat peut être une feuille de plastique souple ou une mousse telle que le TPU (thermoplastique polyuréthane).
[0126] Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat présente une superficie d’au moins 10 cm2, ou d’au moins 50 cm2, ou d’au moins 500 cm2 au moins.
[0127] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes sont réalisées en matériau conducteur, notamment métallique tel que de l’encre chargée de particules conductrices, notamment de particules d’argent ou de cuivre.
[0128] Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes sont des rubans adhésifs métalliques, par exemple en cuivre. [0129] Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est une couche continue.
[0130] En variante, la couche résistive comporte une pluralité d’éléments résistifs discrets formant cette couche.
[0131] Selon l’un des aspects de l’invention, ces éléments résistifs discrets forment des motifs répétitifs.
[0132] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de chauffage et d’éclairage comporte un décor visible depuis l’intérieur de l’habitacle, ce décor étant par exemple un habillage de l’habitable, tel que par exemple un tissu, un cuir ou un revêtement esthétique.
[0133] Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante, la structure lumineuse et le décor forment des couches empilées.
[0134] Le dispositif selon l’invention permet ainsi de réaliser, outre les fonctions de chauffage et d’éclairage, une fonction de décoration, par exemple avec une zone en cuir ou en tissu prédéterminé, visible depuis l’habitacle.
[0135] Selon l’un des aspects de l’invention, le dispositif de chauffage et d’éclairage comprend un masque réalisé dans un matériau qui bloque la lumière issue de structure lumineuse et comprenant des ajours pour laisser passer cette lumière selon un motif conféré par ces ajours.
[0136] L’invention a encore pour objet un composant d’habitable de véhicule, comportant un dispositif de chauffage et d’éclairage tel que précité.
[0137] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant est choisi parmi l’un des composants d’habitable suivants :
- un composant agencé pour être intégré à une portière du véhicule,
- un composant agencé pour être intégré à une planche de bord,
- un composant d’habillage de cave à pied,
- un composant d’habillage de pavillon ou de toit d’habitacle,
- un composant d’habillage d’accoudoir, - un composant d’une boite à gant,
- un composant d’habillage de pilier.
[0138] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant d’habitacle qui comprend le dispositif de chauffage et d’éclairage est indépendant d’un siège du véhicule.
[0139] Selon l’un des aspects de l’invention, le composant d’habitacle qui comprend le dispositif de chauffage et d’éclairage est agencée pour chauffer par radiation thermique ou par conduction thermique ou contact thermique, et non par chauffage par chaleur transportée par de l’air en mouvement forcé au sein de l’habitacle.
[0140] Notamment le dispositif de chauffage et d’éclairage n’est traversé par aucun flux d’air destiné à refroidir ou chauffer l’habitacle. De préférence, le dispositif de chauffage et d’éclairage est distinct de système de mise en mouvement d’air tel qu’un HVAC du véhicule.
[0141] L’invention a encore pour objet un procédé pour réaliser un dispositif de chauffage et d’éclairage tel que précité, comportant les étapes suivantes :
- fournir une structure lumineuse capable d’émettre une lumière visible,
- fournir une structure chauffante comportant : o au moins une couche résistive agencée pour produire de la chaleur lorsque cette couche est parcourue par un courant électrique, cette couche résistive étant réalisée dans un matériau capable de laisser passer de la lumière émise par la structure lumineuse, o au moins deux électrodes de distribution, lesdites électrodes de distribution étant en contact électrique avec la couche résistive de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive entre ces deux électrodes,
- assembler ces deux structures ensemble.
[0142] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : [0143] - La figure 1 [Fig. 1] est une représentation schématique d’un habitacle de véhicule automobile équipé avec un dispositif de chauffage et d’éclairage selon un exemple de réalisation de l’invention,
[0144] - La figure 2 [Fig. 2] est une représentation schématique, en coupe, du dispositif de chauffage et d’éclairage selon un exemple de réalisation de l’invention ;
[0145] - La figure 3 [Fig. 3] est une représentation schématique d’une structure chauffante du dispositif de chauffage et d’éclairage de la figure 2 ;
[0146] - La figure 4 [Fig. 4] est une représentation schématique d’une structure chauffante selon un autre exemple de réalisation de l’invention ;
[0147] - La figure 5 [Fig. 5] est une représentation schématique d’une structure lumineuse du dispositif de chauffage et d’éclairage de la figure 2 ;
[0148] - La figure 6 [Fig. 6] est une représentation schématique d’une structure lumineuse selon un autre exemple de réalisation de l’invention ;
[0149] - La figure 7 [Fig. 7] est une représentation schématique de la structure lumineuse de la figure 6, sur l’autre face ;
[0150] - La figure 8 [Fig. 8] est une vue de détail de la nappe textile de la structure lumineuse de la figure 6 ;
[0151] - La figure 9 [Fig. 9] est une représentation schématique, en coupe, d’un système de confort interactif selon un autre exemple de réalisation de l’invention ;
[0152] - La figure 10 [Fig. 10] illustre schématiquement un capteur capacitif équipant le système de confort interactif de la figure 9 ;
[0153] - La figure 11 [Fig. 11] est un schéma électrique du système de confort interactif de la figure 9 ;
[0154] - La figure 12 [Fig. 12] illustre les signaux de pilotage utilisés dans le schéma électrique de la figure 11 ;
[0155] - La figure 13 [Fig. 13] est un schéma électrique d’un système de confort interactif selon un autre exemple de réalisation de l’invention ; [0156] - La figure 14 [Fig. 14] illustre une structure pour visualiser une capacité parasite ;
[0157] - La figure 15 [Fig. 15] est une représentation schématique, en coupe, d’un système de confort interactif selon un autre exemple de réalisation de l’invention ;
[0158] - La figure 16 [Fig. 16] est une représentation schématique d’un exemple d’agencement de touches capacitives du capteur capacitif du système de confort interactif de la figure 15 ;
[0159] - La figure 17 [Fig. 17] est une représentation schématique d’un autre exemple d’agencement de touches capacitives du capteur capacitif du système de confort interactif de la figure 15 ;
[0160] - La figure 18 [Fig. 18] est une représentation schématique, en coupe, du système de confort interactif de la figure 15, avec l’application d’un doigt sur l’empilement ;
[0161] - La figure 19 [Fig. 19] est une représentation schématique, en coupe, d’un système de confort interactif selon un autre exemple de réalisation de l’invention.
[0162] On a représenté sur la figure 1 un habitacle 100 d’un véhicule automobile V. On a également représenté des portières 101 et le toit 102 de l’habitacle. Des sièges 103 pour les passagers sont également visibles.
[0163] Dans l’exemple décrit, des dispositifs de chauffage et d’éclairage 1 sont intégrés au toit 102 de l’habitacle.
[0164] Comme illustré sur la figure 2, chaque dispositif de chauffage et d’éclairage 1 est fixé sur une structure de toit 105 et comprend, selon un empilement, successivement :
- une structure lumineuse 10 capable d’émettre une lumière visible, placée contre la structure de toit 105,
- une structure chauffante 50,
- un substrat rigide 80, qui est, dans l’exemple décrit, une pièce de structure en matériau plastique translucide, ou en matériau plastique transparent, - une couche en matériau souple 90, ici une couche de mousse, agencée pour conférer au dispositif de chauffage et d’éclairage 1 une sensation de douceur au toucher, cette couche 90 pouvant être omise le cas échéant,
- un masque 100 réalisé dans un matériau qui bloque la lumière issue de la structure lumineuse 10 et comprenant des ajours pour laisser passer cette lumière selon un motif conféré par ces ajours, ce maque 100 pouvant être omis le cas échéant,
- un décor 1 10 qui peut être de type textile, cuir, bois ou plastique.
[0165] Chaque dispositif de chauffage et d’éclairage 1 présente une forme de panneau, avec une face fonctionnelle 2 vers laquelle de la chaleur H produite par la structure chauffante 50 et la lumière L produite par la structure lumineuse 10 peuvent être envoyées, cette face fonctionnelle 2 étant configurée pour diffuser la chaleur H et la lumière L ainsi reçues vers l’habitacle 100.
[0166] La face fonctionnelle 2 est ainsi une face externe du dispositif de chauffage et d’éclairage 1 sur laquelle les fonctions de chauffage et d’éclairage se manifestent, pour chauffer une zone de l’habitacle 100 et/ou pour éclairer une zone de cet habitacle 100 ou créer un effet lumineux visible depuis l’habitacle 100.
[0167] Le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 peut être souple, à savoir il peut être conformé pour prendre une forme prédéterminée.
[0168] La structure chauffante 50 et la structure lumineuse 10 sont assemblées par lamination.
[0169] Comme décrit en référence à la figure 5, la structure lumineuse 10 comprend des sources de lumière 1 1 , ici sous d’une rangée de LED (diode électroluminescente). Seules deux LED 1 1 sont représentées sur la figure 5.
[0170] La lumière visible émise par la structure lumineuse 10 est une lumière visible par l’œil humain.
[0171] Dans l’exemple de la figure 5, la structure lumineuse 10 comprend un moteur de lumière 12 qui est un dispositif électronique à circuit imprimé 13, comprenant les LED 11 et un guide de lumière 14 pour guider la lumière émise par la ou les LED.
[0172] Le guide de lumière 14 comporte une plaque 15 dans laquelle de la lumière peut se propager, cette plaque comprenant une face d’émission 16 de la lumière.
[0173] La plaque 15 présente une forme complexe courbe avec une face principale 19 se rapprochant d’une surface plane.
[0174] Cette plaque 15 comprend des facettes 17 d’injection de la lumière issue des LED 11 , ces facettes 17 étant à l’extrémité de régions rétrécies coudées 18 de la plaque 15.
[0175] La plaque 15 est réalisée en matériau à base de plastique, avec une forme prédéterminée, à savoir qu’elle ne se déforme pas ou sensiblement pas lors de son intégration dans le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 .
[0176] La plaque 15 présente deux faces séparées par l’épaisseur de la plaque, l’une de ces faces présentant des reliefs d’activation optique 20 agencés pour provoquer la déviation de la lumière vers la face d’émission de la lumière 16 qui est opposée à la face sur laquelle sont réalisées les reliefs 20.
[0177] Ainsi, la plaque 15 forme une source lumineuse surfacique.
[0178] La face d’émission 16 est en vis-à-vis de la structure chauffante 50.
[0179] On a illustré, en référence aux figures 6 et 7, une structure lumineuse 30, qui peut, dans un autre exemple de mise en oeuvre de l’invention, être utilisée à la place de la structure lumineuse 10 précédemment décrite, dans le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 .
[0180] Dans cet exemple, la structure lumineuse 30 comprend une nappe tissée 31.
[0181] La figure 6 représente la face 32 de la structure lumineuse 30 qui est en regard de la structure chauffante 50.
[0182] La figure 7 représente la face 33 de la structure lumineuse 30 qui est opposée à la face 32. [0183] La nappe textile 31 comprend des fils textiles 35 et des fibres optiques 36 entrelacés, comme illustré sur la figure 8.
[0184] Les fils textiles 35 comprennent des fils dans une matière naturelle tels que des fils végétaux, et/ou des fils dans une matière artificielle ou synthétique.
[0185] Les fibres optiques 36, appelés fils en chaîne, sont tissés avec des fils textiles 35, en trame.
[0186] Dans un autre exemple de réalisation de l’invention, non illustrée, la nappe textile peut comprendre des fibres optiques 36 en trame tissés avec des fils textiles 35, en chaîne.
[0187] La nappe textile 31 peut comprendre des fils textiles 35, agencés en chaîne et en trame selon une armature de type toile.
[0188] Les fibres optiques 36 sont alors ponctuellement liées aux fils textiles de l’armature 35 au moyen de fils textiles, les fibres optiques 36 étant sensiblement positionnée sur une surface parallèle à la surface définie par l’armature 35.
[0189] L’armature 35 est souple, c’est-à-dire capable de prendre une forme prédéterminée par déformation.
[0190] La nappe textile 31 a une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 0,7 mm.
[0191] Les fibres optiques 36 peuvent être formées chacune par une âme gainée d'un polymère fluoré. L'âme des fibres optiques peut être formée dans un matériau choisi parmi le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et le polycarbonate (PC). En variante, les fibres optiques peuvent être formées chacune par un fil en fibres de verre.
[0192] Les fils textiles 35 peuvent être formés dans un matériau choisi parmi la laine, l'aramide, le polyamide, le polyester et le coton.
[0193] Du fait du schéma de tissage, les fibres optiques 36 s’étendent majoritairement sur la face 32 de la nappe 31 , sans être masqués outre mesure par les fils textiles 35 qui recouvrent davantage la face opposée 33.
[0194] Les fibres optiques 36 sont agencées pour émettre latéralement de la lumière vers l’extérieur de la fibre. [0195] Une ou plusieurs LED 11 alimentent les fibres optiques 36 qui sont rangées de manière convergente vers ce ou ces LED 11 .
[0196] Nous allons maintenant décrire, plus en détail, la structure chauffante 50.
[0197] Comme illustré sur la figure 3, cette structure chauffante 50 comprend une couche résistive 51 agencée pour produire de la chaleur lorsque cette couche est parcourue par un courant électrique I, cette couche résistive étant réalisée dans un matériau capable de laisser passer de la lumière émise par la structure lumineuse 10 ou 30.
[0198] La structure chauffante 50 comprend en outre deux électrodes de distribution 52, qui sont en contact électrique avec la couche résistive 51 de manière à permettre à un courant électrique I de circuler à travers la couche résistive 51 entre ces deux électrodes 52.
[0199] Ces électrodes 52 présentent des tronçons 53 parallèles entre lesquels se trouve la couche résistive 51 , et des tronçons transversaux 54 qui sont connectés à des fils d’alimentation électriques 55.
[0200] Le matériau de la couche résistive 51 contient un oxyde transparent conducteur (TCO) choisi parmi l’oxyde d’indium-étain (ITO) et l’oxyde de Zinc (ZnO).
[0201] Ainsi la couche résistive 51 est à la fois transparente à la lumière de la structure lumineuse 10 ou 30, et permet par effet Joule de générer de la chaleur.
[0202] Dans l’exemple décrit, la totalité de la structure chauffante 50 est placée entre la face fonctionnelle 2 et la structure lumineuse 10 de sorte que de la lumière issue de cette structure lumineuse 10 traverse la couche résistive 51 de la structure chauffante avant d’atteindre la face fonctionnelle 2.
[0203] Les électrodes 52 et la couche résistive 51 sont portées sur un substrat 58 réalisé dans un matériau souple capable de prendre une forme prédéterminée par déformation, ce substrat étant notamment également extensible.
[0204] Les électrodes 52 sont déposées sur le substrat 58 par impression, sérigraphie ou lamination de plusieurs matériaux. [0205] Les électrodes 52 sont réalisées en matériau conducteur, notamment métallique tel que de l’encre chargée de particules conductrices, notamment de particules d’argent ou de cuivre.
[0206] Par ailleurs, la couche résistive 51 est déposée sur le substrat par impression, sérigraphie ou lamination de plusieurs matériaux.
[0207] La couche résistive 51 est présente sur une face du substrat 58, en regard de la face fonctionnelle du dispositif 1 .
[0208] Le substrat 58 est de type textile, tissé ou tricoté, ou de type non-tissé.
[0209] Le non-tissé peut comporter un mélange de fibres en polypropylène et/ou de fibres en polyester. D’autres fibres peuvent être utilisées, par exemple des fibres naturelles.
[0210] En variante, le substrat 58 peut être une feuille de plastique souple ou une mousse telle que le TPU (thermoplastique polyuréthane).
[0211] Le substrat 58 présente une épaisseur inférieure à 1 cm, et une superficie d’au moins 10 cm2, ou d’au moins 50 cm2, ou d’au moins 500 cm2.
[0212] Dans un autre exemple illustré à la figure 4, la structure chauffante 50 peut être remplacée, dans le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 , par une structure chauffante 70 qui comprend un réseau d’électrodes 71 tel que décrit ci-dessous.
[0213] Ce réseau d’électrodes 71 comporte deux électrodes de distribution rectilignes 72 et une pluralité d’électrodes de contact 73 alimentées en courant électrique par les électrodes de distribution 72.
[0214] Les électrodes de distribution 72 peuvent être vues comme des électrodes « parents >> et les électrodes de contact 73 comme des électrodes « enfants ».
[0215] Plusieurs électrodes de contact 73 se raccordent à une même électrode de distribution 72, suivant un ange droit.
[0216] Les électrodes de contact 73 sont parallèles entre elles, et forment des paires associées chacune à une couche résistive 75.
[0217] Ces couches 75 sont séparées les unes des autres et formes plusieurs zones chauffantes, par exemple à motifs répétitifs. [0218] Dans un autre exemple non illustré, les électrodes de distribution 72 peuvent présenter des formes différentes, notamment courbes avec des arrondis.
[0219] Le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 comporte le décor 105 qui est visible depuis l’intérieur de l’habitacle 100, ce décor 105 étant un habillage de l’habitable, tel que par exemple un tissu, un cuir ou un revêtement esthétique.
[0220] La structure chauffante 50 ou 70, la structure lumineuse 10 ou 30 et le décor 105 forment des couches empilées.
[0221] Le dispositif 1 permet ainsi de réaliser, outre les fonctions de chauffage et d’éclairage, une fonction de décoration, par exemple avec une zone en cuir ou en tissu prédéterminé, visible depuis l’habitacle.
[0222] De manière générale, le dispositif 1 peut être utilisé pour former un composant 120 choisi parmi l’un des composants d’habitable suivants :
- un composant agencé pour être intégré à une portière du véhicule,
- un composant agencé pour être intégré à une planche de bord,
- un composant d’habillage de cave à pied,
- un composant d’habillage de pavillon ou de toit d’habitacle,
- un composant d’habillage d’accoudoir,
- un composant d’une boite à gant,
- un composant d’habillage de pilier.
[0223] La figure 1 montre le cas d’utilisation dans un toit de véhicule.
[0224] Le composant d’habitacle 120 qui comprend le dispositif de chauffage et d’éclairage est indépendant d’un siège 103 du véhicule.
[0225] Le composant d’habitacle 120 qui comprend le dispositif de chauffage et d’éclairage 1 est agencée pour chauffer par radiation thermique ou par conduction thermique ou contact thermique, et non par chauffage par chaleur transportée par de l’air en mouvement forcé au sein de l’habitacle.
[0226] On va maintenant décrire en référence aux figures 9 et 10 un autre exemple de réalisation de l’invention. [0227] Dans cet exemple, le système de confort interactif 400 comprend :
- une structure chauffante 401 comportant : o une couche résistive 402 sous la forme d’une nappe d’encre à base de carbone, similaire à la couche résistive 51 précédemment décrite, o des électrodes (non représentées sur la figure 9) en contact électrique avec la couche résistive 402 de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive402 entre ces deux électrodes.
[0228] Le système de confort interactif 400 comprend en outre un capteur capacitif 403 agencé pour détecter, dans une zone de détection 404, une présence d’une partie d’un passager, par exemple un bras, un coude, une main ou un doigt du passager.
[0229] Le capteur capacitif 403 est agencé pour détecter sans contact une partie d’un passager, par exemple un bras, un coude, une main ou un doigt FG du passager. En variante, cette détection peut être effectuée avec contact.
[0230] Comme on peut le voir sur la figure 10, le capteur capacitif 403 comporte, sur un support flexible 406, plusieurs armatures électriques 405 formant des électrodes capacitives 405 réparties sur ce support flexible 406 réalisé par exemple en matière plastique transparente ou translucide, par exemple sous la forme d’un film. Les armatures électriques 405 peuvent être réalisées en PEDOT, en mailles d'argent (silver mesh en anglais) ou encore en ITO.
[0231] Certaines électrodes capacitives 405, de forme sensiblement carrée, forment des boutons de commande capacitifs 408 associés par exemple à des réglages de températures de consigne différentes pour commander le chauffage de la structure chauffante 50.
[0232] D’autres électrodes capacitives 405 forment une barre de commande à glissement 409, à savoir ces électrodes capacitives 405 sont alignées, côte à côte avec un petit espace entre elles, suivant une rangée rectiligne. Cette barre de commande à glissement 409, encore appelée « Slider >> en anglais, est commandable par le passage d’un doigt FG à proximité, sans contact, ou en contact physique. Le mouvement de glissement du doigt le long de cette barre de commande à glissement 409 permet de commander le type de réglage souhaité, en fonction de l’électrode capacitive 405 au-dessus de laquelle s’arrête le mouvement de glissement du doigt FG.
[0233] On a ainsi, sur le support flexible 406, des boutons 408 et des barres de commande à glissement 409, pour permettre au passager de commander différentes fonctions.
[0234] Chaque électrodes capacitives 405 est agencée pour mesurer la capacité qui apparait entre deux surfaces. La valeur de cette capacité augmente à mesure que la distance entre les deux surfaces diminue. Chaque électrode capacitive 405 agit comme une première surface conductrice et une partie du corps humain, à une distance de couplage capacitif avec l’électrode capacitive 405, agit comme une seconde surface conductrice. Les changements de distance entre les deux surfaces conductrices modifient la capacité qui est détectable par une unité de contrôle 410.
[0235] Le capteur capacitif 403 est agencé ici pour acquérir une température de réglage saisie par un passager, et l’unité de contrôle 410 est agencée pour délivrer une valeur de température de consigne en fonction de cette température de réglage saisie par le passager.
[0236] Le capteur capacitif 403 se présente sous la forme d’un composant flexible qui est intercalé entre la couche résistive 402 et une couche externe 41 1 , qui sert de protection et/ou de décor, notamment réalisée en PMMA, ou poly-méthacrylate de méthyle. Bien entendu, peut être utilisé tout autre matériau de protection et/ou de décor isolant électriquement.
[0237] Des couches d’adhésif 412 sont prévues pour assurer la cohésion de l’empilement 414. Ces couches d’adhésif 412 sont par exemple chacune une feuille adhésive double face.
[0238] L’empilement 414 comprend également une couche de mousse 415.
[0239] L’empilement 414 comprend ainsi successivement :
- la couche de mousse 415, l’une des couches d’adhésif 412,
- la couche résistive 402,
- l’une des couches d’adhésif 412,
- le capteur capacitif 403,
- l’une des couches d’adhésif 412,
- la couche externe 411 en PMMA.
[0240] Les électrodes capacitives 405 sont obtenues par sérigraphie ou impression sur le support flexible 406.
[0241] On va maintenant décrire en référence à la figure 11 un schéma électrique du système de confort interactif 400, schéma sur lequel on voit la structure chauffante 401 symbolisée par une résistance associée et l’une des électrodes capacitives 405, ces éléments étant connectés à l’unité de contrôle 410.
[0242] Pour protéger le fonctionnement de l’électrode capacitive 405 de perturbations électriques, l’unité de contrôle 410 est agencée pour générer un signal de pilotage électrique de la structure chauffante 401 , ce signal de pilotage électrique étant sélectivement d’un premier type SP1 configuré pour faire fonctionner la structure chauffante 401 en mode de chauffage sur une durée T1 (voir figure 12) et d’un deuxième type SP2 configuré pour faire fonctionner la structure chauffante 401 en mode de protection électrique, sur une durée T2 (voir figure 12), dans lequel l’intensité d’un champ électrique entre la couche résistive
402 de la structure chauffante 401 et l’armature électrique 405 du capteur capacitif
403 est réduite de manière active à l’aide du signal de pilotage SP2, comme expliqué plus bas.
[0243] Les phases T1 par exemple de 10 millisecondes (ms), et T2 par exemple de 2 ms, se succèdent ainsi, avec des modulations SP1 et SP2 qui sont fonction des besoins de chauffage et de détection capacitive.
[0244] La figure 12 représente, en fonction du temps TM, en haut, le signal de pilotage électrique SP1 du chauffage de la couche résistive 402 en alternance avec le signal de pilotage électrique SP2 de protection électrique et, en bas, des étapes 417 d’acquisition du signal capacitif du capteur capacitif 403 pour détecter l’approche par exemple d’un doigt FG.
[0245] Comme illustré sur la figure 14, en l’absence d’un tel mode de protection électrique, un fort champ électrique peut apparaître entre la couche résistive 402 de la structure chauffante 401 et l’armature électrique 405 du capteur capacitif 403, ce qui s’accompagne d’une forte capacité parasite Cp qui empêche de mesurer la capacité Cx entre l’armature électrique 405 du capteur capacitif et la partie du corps humain, par exemple le doigt FG. En effet la valeur Cp peut être très grande (notamment du fait de sa nature carbonée et de ses relativement grandes dimensions) devant la valeur Cx de sorte que les petites variations de la valeur Cx sont difficilement détectables. La valeur Cx, par la présence de la couche externe 411 en PMMA qui empêche que le doigt FG ne vienne en contact avec l’électrode 405, se trouve limitée.
[0246] Des explications supplémentaires sur ce phénomène sont données dans ce qui suit.
[0247] L’armature électrique 405 du capteur capacitif 403 se trouve à un potentiel électrique, par exemple de 3 Volts, nécessaire à son fonctionnement. Le doigt FG et la couche résistive 402 de la structure chauffante 401 sont assimilés au plan de masse, à 0 Volt. Du fait de la différence de potentiel entre l’électrode 405 et le doigt FG de l’utilisateur, s’établit un champ électrique. Le capteur capacitif 403 détecte les variations d’intensité de ce champ dues à l’approche du doigt FG, à travers la capacité électrique Cx établie entre et le doigt FG et l’électrode 405. Si l’on ne met pas en oeuvre l’invention, on observe qu’entre l’électrode 405 et la couche résistive 402 existe une différence de potentiel et se crée un champ électrique et une capacité électrique Cp parasites. La capacité Cp s’additionne à la capacité Cx, ce qui perturbe le fonctionnement du capteur capacitif 403. La manifestation est généralement une forte diminution de la sensibilité du capteur capacitif 403, pouvant provoquer la désactivation de celui-ci. Un cas critique peut survenir lorsque le potentiel électrique de la couche résistive 402 n’est pas constant. Cette situation se produit lorsqu’on met en fonction la couche résistive 402. Pour moduler la puissance de chauffe, la couche résistive 402 est alimentée avec une tension PWM. Ces variations de potentiel créent une perturbation du capteur capacitif 403 plus difficile à filtrer. La capacité Cp est d’autant plus grande que la superficie de la couche résistive 402 est grande. A titre de comparaison, une électrode 405 peut présenter des dimensions de l’ordre de 10 mm x 10mm, tandis que la couche résistive 402 peut mesurer, par exemple, 100 mm x 500 mm.
[0248] Le champ entre le doigt FG et l’électrode 405 est un effet souhaité tandis que celui entre l’électrode 405 et la couche résistive 402 est un facteur parasite.
[0249] Grâce à l’invention, dans le mode de protection, l’intensité du champ électrique entre la couche résistive 402 de la structure chauffante 401 et l’armature électrique 405 du capteur capacitif 403 est réduite, ce qui a pour conséquence d’avoir un faible ou très faible effet de la capacité parasite du côté de la couche résistive 402 de la structure chauffante. La synchronisation des signaux de pilotage sur la structure chauffante 401 et le capteur capacitif 403 permet d’éviter des courants parasites entre eux et donc d’éviter des perturbations de mesures de Cx. Dans l’invention, la couche résistive 402 joue elle-même un rôle de protection pendant la durée T2, sans avoir recours à un dispositif distinct dédié à cette protection.
[0250] Dans l’exemple de l’invention, en mode de chauffage de la structure chauffante 401 (par exemple sur la durée T1 de la figure 12), le signal de pilotage SP1 est un signal PMW dont le rapport cyclique est réglable en fonction de la puissance de chauffage requise. Les signaux de pilotage permettent un pilotage en tension.
[0251] En mode de protection électrique, le signal de pilotage SP2 de la structure chauffante 401 est identique au signal de pilotage du capteur capacitif 403, comme on peut le voir sur la figure 12.
[0252] Cette synchronisation permet de réduire l’intensité du champ électrique entre la couche résistive 402 de la structure chauffante et l’armature électrique 405 du capteur capacitif.
[0253] Le signal de pilotage de la couche résistive 402 est une recopie du signal appliqué à l’électrode capacitive 405 du capteur capacitif. [0254] Comme visible sur la figure 11 , pour permettre le mode de protection décrit ci-dessus, le système 400 comporte un amplificateur suiveur 420, de gain 1 , à forte impédance d’entrée, configuré pour produire une recopie du signal SP2 provenant d’un circuit de contrôle 421 du capteur capacitif 403, ce signal recopié étant appliqué à la structure chauffante 401 .
[0255] Un module de contrôle de puissance électrique 422 associé à la structure chauffante 401 est configuré pour commander, en mode de chauffage, deux interrupteurs 424 sur la base d’un signal de pilotage en PWM.
[0256] Les interrupteurs 424 sont aux deux bornes de la structure chauffante 401 .
[0257] En mode de protection, ces deux interrupteurs 424 sont ouverts et c’est le signal recopié qui pilote la structure chauffante 401 .
[0258] En mode de chauffage, l’amplificateur suiveur 420 est désactivé (sortie en haute impédance), et l’un des deux interrupteurs 424 est maintenu fermé et l’autre de ces interrupteurs 424 est opéré par le signal PWM de chauffage.
[0259] Selon un autre mode de réalisation de l’invention illustré à la figure 13, le système comporte un interrupteur 425 formé par un transistor, associé au capteur capacitif 403, et deux interrupteurs 426 et 427 respectivement à l’entrée de la structure chauffante 401 et à sa sortie.
[0260] Dans cet exemple, en mode de chauffage, l’interrupteur 425 est ouvert, et l’un des deux interrupteurs 426 et 427 est maintenu fermé et l’autre de ces interrupteurs 426 et 427 est opéré par le signal PWM de chauffage.
[0261] En mode protection, l’interrupteur 425 et l’interrupteur 426 sont pilotés alternativement, de manière synchrone avec le capteur capacitif 403, tandis que l’interrupteur 427 est ouvert.
[0262] On va maintenant décrire en référence aux figures 15 à 18 un autre exemple de réalisation de l’invention.
[0263] Dans cet exemple de réalisation de l’invention, le système de confort interactif 500 comprend : une structure chauffante 501 comportant : o une couche résistive 502 sous la forme d’une nappe d’encre à base de carbone, similaire à la couche résistive 51 précédemment décrite, o des électrodes (non représentées sur la figure 15) en contact électrique avec la couche résistive 502 de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive 502 entre ces deux électrodes, pour produire le chauffage,
- un capteur capacitif 503 comprenant au moins une armature capacitive 504 formant une électrode capacitive, et l’armature capacitive 504 et la structure chauffante 501 forment un empilement 505 dans lequel la distance entre l’armature capacitive 504 et la structure chauffante 501 est modifiable résultant en une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive 504 du capteur capacitif 503 et la structure chauffante 501 .
[0264] Le système de confort interactif 1 est configuré pour mesurer une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive 504 du capteur capacitif 503 et la structure chauffante 501 , et pour déterminer si le capteur capacitif 503 est activé par un appui d’un doigt FG d’une personne sur cet empilement 505.
[0265] Le système de confort interactif 500 comporte, dans l’empilement 505, entre l’armature capacitive 504 et la structure chauffante 501 , une couche de matériau élastique 510 intercalaire qui est comprimable par pression sur la structure chauffante 501 , pression tendant à rapprocher mutuellement l’armature capacitive 504 et la structure chauffante 501 .
[0266] La couche de matériau élastique 510 est électriquement isolante, étant réalisée en mousse ou à base de silicone.
[0267] La couche de matériau élastique 510 est collée à la structure chauffante 501 et au capteur capacitif 503, par des couches adhésives 51 1 .
[0268] L’empilement 505 comporte, sur sa face externe 514, une couche externe de protection/ de décor 512 par exemple en PMMA, collée à l’aide d’une couche adhésive 51 1 , sur la couche résistive 502 capable de chauffer.
[0269] L’empilement 505 est assemblé, par collage, avec un élément porteur 515 en matériau électriquement isolant, lequel permet de limiter le couplage électromagnétique avec la structure chauffante 501 ou les armatures capacitives du capteur capacitif 503.
[0270] L’élément porteur 515 est, par exemple, un tableau de bord ou une structure portante d’un panneau de portière de véhicule.
[0271] Dans l’exemple décrit, le capteur capacitif 503 est configuré pour fonctionner en détection auto-capacitive (encore appelée « self-capacitance » en anglais), et la structure chauffante 501 apparaît comme le perturbateur de la capacité détectée par le capteur capacitif 503.
[0272] Comme on peut voir sur la figure 18, le système 1 est configuré pour, suite à une pression par un doigt FG qui engendre une déformation du matériau de la couche de matériau élastique 510, provoquant une variation de capacitance Cpinter, lire cette variation de capacitance par une électronique (non représentée) et la traduire en données de force de pression.
[0273] Dans une variante de l’invention, la couche de matériau élastique 510 est utilisée comme support direct, sans adhésif, à la fois sur une face pour recevoir la couche résistive 502 pour le chauffage, et sur l’autre face pour recevoir l’impression ou la sérigraphie des électrodes 504 du capteur capacitif 503.
[0274] Dans l’exemple décrit, les électrodes ou armatures 504 du capteur capacitif 503 sont arrangées en matrice de cellules ou touches 516, reliées à un circuit électronique dédié de mesure de la capacité, comme illustré sur les figures 16 et 18.
[0275] Les armatures électriques 504 du capteur capacitif 503 sont formées, par sérigraphie ou impression, sur un support plan flexible 517, par exemple un film réalisé en matière électriquement isolante, par exemple à base de plastique, notamment du PET (Polytéréphtalate d'éthylène).
[0276] Chaque armature capacitive 504 forme une touche capacitive 516 de forme polygonale, par exemple en carré (voir figure 16) ou en rectangle, ou de forme circulaire (voir figure 17). Ces touches capacitives 516, identiques, sont disposées en rangées parallèles. Toutes autres formes et/ou dispositions sont bien entendu possibles, en fonction des usages. [0277] Chaque touche capacitive 516 présente une superficie comprise entre 20 mm2 et 200 mm2, ou entre 80 mm2 et 120 mm2.
[0278] Les touches capacitives individuelles 516 séparées les unes des autres sont commandables individuellement par des déformations localisées de l’empilement 505 qui rapprochent mutuellement l’une des touches 516 et la structure chauffante 501 . Par exemple, sur la figure 18, c’est la touche 516a qui est activée.
[0279] Les touches capacitives 516 fonctionnent à la manière de condensateurs variables servant de capteurs sensibles à la pression mesurée localement.
[0280] Les touches capacitives 516 réalisent ainsi une fonction de commande, sur une structure qui est capable de chauffer. L’invention permet ainsi de réaliser un ensemble multifonction.
[0281] Si on le souhaite, les touches capacitives 516 sont configurées de sorte à permettre la détection d’un mouvement de glissement, notamment d’un doigt FG qui glisse, avec contact, le long de la rangée de touches capacitives. Ceci permet de réaliser une fonction de « slider >>.
[0282] Dans un autre des aspects de l’invention illustré à la figure 19, l’empilement comprend successivement, d’une face interne vers une face externe de cet empilement :
- l’élément porteur 515 en matériau électriquement isolant,
- la structure chauffante 502 ,
- la couche de matériau élastique 510,
- les armatures capacitives 504 du capteur capacitif 503,
- la couche externe de protection/ de décor 512 par exemple en PMMA.
[0283] Le capteur capacitif 503, avec ses armatures capacitives 504, est configuré pour fonctionner en détection de type à capacitance mutuelle (encore appelée « mutual-capacitance >> en anglais).
[0284] Cette architecture la fonction de toucher capacitif à la fois sans force et avec détection d’une force d’appui, ce qui dans le cas d’une interface utilisateur peut autoriser la sélection d’une fonction et son activation si la force d’appui est au niveau requis.
[0285] L’invention est également avantageuse en ce que le système 1 est insensible aux perturbations externes. Ainsi, avantageusement, le capteur capacitif 503 est sensible principalement à la pression exercée à la surface de l’empilement. Plus précisément, la structure chauffante 501 forme l’électrode de référence, qui se rapproche mécaniquement de l’électrode de mesure du capteur capacitif lors de l’appui, et peut jouer un rôle de blindage électromagnétique pour la structure chauffante elle-même et/ou pour les armatures capacitives du capteur capacitif.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de confort interactif (500), notamment destiné à être installé à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, notamment d’un véhicule automobile, le système comprenant :
- une structure chauffante (501 ) comportant : o au moins une couche résistive (502) agencée pour produire de la chaleur lorsque cette couche est parcourue par un courant électrique, cette couche résistive étant notamment une nappe à base de carbone déposée sur un substrat, o au moins deux électrodes en contact électrique avec la couche résistive de manière à permettre à un courant électrique de circuler à travers la couche résistive entre ces deux électrodes,
- un capteur capacitif (503) comprenant au moins une armature capacitive (504) formant une électrode capacitive, et l’armature capacitive et la structure chauffante forment un empilement (505) dans lequel la distance entre l’armature capacitive et la structure chauffante est modifiable résultant en une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive du capteur capacitif et la structure chauffante, le système de confort interactif (500) étant configuré pour mesurer une variation du couplage capacitif entre l’armature capacitive (504) du capteur capacitif et la structure chauffante (501 ), et pour déterminer si le capteur capacitif est activé, notamment par un appui d’un doigt (FG) d’une personne sur cet empilement (505).
[Revendication 2] Système selon la revendication précédente, dans lequel le système de confort interactif comporte, dans l’empilement (505), entre l’armature capacitive (504) et la structure chauffante (501 ), une couche de matériau élastique (510) qui est comprimable par pression sur l’armature capacitive ou la structure chauffante, pression tendant à rapprocher mutuellement l’armature capacitive et la structure chauffante.
[Revendication 3] Système selon la revendication précédente, dans lequel la couche de matériau élastique (510) est électriquement isolante, étant notamment réalisée en mousse ou en silicone.
[Revendication 4] Système selon la revendication précédente, dans lequel le système est configuré pour, suite à une pression qui engendre une déformation du matériau de la couche de matériau élastique (510), provoquant une variation de capacitance, lire cette variation de capacitance par une électronique et la traduire en données de force de pression.
[Revendication 5] Système selon la revendication 3 et 4, dans lequel l’empilement (505) comprend successivement, d’une face interne vers une face externe de cet empilement :
- le ou les armatures capacitives du capteur capacitif (503),
- la couche de matériau élastique (510),
- la structure chauffante (501 ).
[Revendication 6] Système selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l’empilement (505) comprend successivement, d’une face interne vers une face externe de cet empilement :
- la structure chauffante (501 ),
- la couche de matériau élastique (510), qui joue le rôle de couche intercalaire,
- le ou les armatures capacitives (504) du capteur capacitif.
[Revendication 7] Système selon la revendication précédente, dans lequel le système (500) est configuré pour réaliser une fonction de toucher capacitif à la fois sans force et avec détection d’une force d’appui.
[Revendication 8] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel L’armature capacitive forme une touche capacitive (516) de forme polygonale, par exemple en carré ou en rectangle, ou de forme circulaire, notamment de superficie comprise entre 20 mm2 et 200 mm2, ou entre 80 mm2 et 120 mm2.
[Revendication 9] Système selon la revendication précédente, dans lequel le capteur capacitif (503) comprend une pluralité d’armatures capacitive formant une pluralité de touches capacitives (516) individuelles séparées les unes des autres, commandables individuellement par des déformations localisées de l’empilement qui rapprochent mutuellement l’une des armatures capacitives et la structure chauffante.
[Revendication 10] Ensemble, notamment pour un habitacle de véhicule, comprenant un élément porteur (515) en matériau électriquement isolant et un système de confort interactif (500) selon l’une des revendications précédentes, assemblé avec l’élément porteur.
[Revendication 11] Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel l’élément porteur (515) est un tableau de bord ou une structure portante d’un panneau de portière de véhicule.
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