La présente invention se rapporte au domaine du déverrouillage des ouvrants d’un véhicule automobile et concerne plus particulièrement un lecteur d’authentification destiné à être monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile ainsi qu’un procédé d’authentification utilisant un tel lecteur.

De nos jours, il est connu de monter un lecteur de communication en champ proche dans un ouvrant de véhicule automobile, par exemple au niveau d’une poignée de porte, afin de permettre l’authentification d’un usager à l’aide d’un dispositif et le déverrouillage dudit ouvrant.

La communication en champ proche (CCP ou NFC pour « Near Field Communication » en langue anglaise) est basée sur une technologie de communication sans fil à courte portée et à haute fréquence, par exemple 13,56 MHz, permettant l'échange d'informations entre des périphériques jusqu'à une distance de quelques centimètres, par exemple de l’ordre de 5 cm.

En pratique, lorsque l’usager d’un véhicule souhaite en déverrouiller les ouvrants, il place tout d’abord son dispositif d’authentification à proximité du lecteur. Le lecteur détecte alors la présence du dispositif puis procède à son authentification et déverrouille l’ou ou l’ensemble des ouvrants du véhicule lorsque l’authentification est réussie.

Dans une solution connue, le lecteur comprend une antenne dite « primaire » et le dispositif comprend une antenne dite « secondaire ». Le lecteur est configuré pour émettre périodiquement, via ladite antenne primaire, un signal électrique se présentant sous la forme d’une impulsion de faible durée, par exemple quelques dizaines de microsecondes. Le dispositif peut être passif ou actif. Un dispositif passif peut par exemple être une carte ou un badge tandis qu’un dispositif actif peut par exemple être un smartphone ou un badge.

Lorsque le dispositif s’approche suffisamment près du lecteur, par exemple à moins de 10 cm, la présence de l’antenne secondaire modifie la tension aux bornes de l’antenne primaire. Cette modification est détectée par le lecteur qui en déduit qu’un dispositif compatible est à proximité, et procède alors à l’authentification dudit dispositif en obtenant et confirmant un identifiant stocké dans une zone mémoire du dispositif.

On a représenté schématiquement à la figure 1 une solution connue de lecteur d’authentification 1A. Dans cette solution, le lecteur d’authentification 1A comprend un microcontrôleur 10A, un transmetteur 20A, un circuit d’adaptation 30A et une antenne primaire L3. Le microcontrôleur 10A contrôle le transmetteur 20A afin qu’il excite l’antenne primaire L3 par l’intermédiaire du circuit d’adaptation 30A. Le circuit d’adaptation 30A permet d'optimiser le transfert de la puissance électrique générée par le transmetteur 20A entre l’antenne primaire L3 (source) et l’antenne secondaire (charge, non représentée).

A cette fin, le circuit d’adaptation 30A comprend une première branche, reliée d’une part au transmetteur 20A par une première borne d’entrée E1 et d’autre part à l’antenne primaire L3 par une première borne de sortie S1 , et une deuxième branche, reliée d’une part au transmetteur 20A par une deuxième borne d’entrée E2 et d’autre part à l’antenne primaire L3 par une deuxième borne de sortie S2. L’antenne primaire L3 est connectée entre la première borne de sortie S1 et la deuxième borne de sortie S2. La première branche comprend une inductance L1 et une capacité C1. Une capacité C2 est connectée en parallèle avec une résistance R1 entre la première borne de sortie S1 et la masse M. Une capacité C3 est connectée entre le point milieu de l’inductance L1 et la capacité C1 et la masse M. La deuxième branche comprend une inductance L2 et une capacité C4. Une capacité C5 est connectée en parallèle avec une résistance R2 entre la deuxième borne de sortie S2 et la masse M. Une capacité C6 est connectée entre le point milieu de l’inductance L2 et la capacité C4 et la masse M. L’inductance L1 et la capacité C3 forment un premier filtre de type « LC » et l’inductance L2 et la capacité C6 forment un deuxième filtre de type « LC ».

Par exemple :

L1 = L2 = 220 nH

C3 = C6 = 1 nF

C1 = C4 = 128 pF

C2 = C5 = 47 pF

R1 = R2 = 5.1 kQ

L3 = 1.7 mH

La nature des dispositifs d’authentification peut toutefois varier significativement selon leur type (badge passif, smartphone actif...) et chaque dispositif possède des réglages propres à son antenne secondaire, notamment sa fréquence de résonnance, son facteur de qualité et son niveau de couplage avec l’antenne primaire. Ainsi, la modification de la tension aux bornes de l’antenne primaire par le dispositif dépend de la nature dudit dispositif. En particulier, certains dispositifs d’authentification vont faire diminuer la tension aux bornes de l’antenne primaire tandis que d’autres vont l’augmenter, notamment selon que leur fréquence de résonnance est inférieure ou supérieure à la fréquence à laquelle travaille l’antenne primaire. Il devient alors difficile de concevoir un lecteur pour qu’il fonctionne avec une grande gamme de dispositifs d’authentification travaillant à des fréquences de résonance significativement différentes.

Il existe donc un besoin pour une solution simple et efficace de lecteur fonctionnant avec une grande variété de dispositifs d’authentification. L’invention a tout d’abord pour objet un lecteur d’authentification destiné à être monté sur un ouvrant de véhicule automobile, ledit lecteur comprenant un microcontrôleur, au moins un transmetteur, au moins un circuit d’adaptation et une unique antenne dite « primaire » caractérisée par une fréquence de travail. Le lecteur est remarquable en ce que le circuit d’adaptation comprend des moyens de commutation aptes à faire basculer ledit circuit d’adaptation entre un premier mode, dans lequel le circuit d’adaptation permet d’adapter l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif d’authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode dans lequel le circuit d’adaptation permet d’adapter l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif d’authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.

L’invention permet ainsi avantageusement au lecteur d’adapter son antenne primaire aussi bien à des antennes secondaires dont les fréquences de résonance sont inférieures à la fréquence de travail qu’à des antennes secondaires dont les fréquences de résonance sont supérieures à la fréquence de travail, permettant ainsi de réaliser l’authentification d’une large gamme de dispositifs.

Dans une première forme de réalisation, le circuit d’adaptation comprend une première branche reliée d’une part au transmetteur par une première borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire par une borne de sortie et comprenant une première capacité, l’antenne primaire étant connectée d’autre part à la masse, le circuit d’adaptation comprenant en outre une deuxième capacité connectée d’une part à la borne de sortie et d’autre part à la masse, et une deuxième branche reliée d’une part au transmetteur par une deuxième borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire au niveau de la borne de sortie et comprenant une première capacité, le circuit d’adaptation comprenant en outre une deuxième capacité connectée d’une part à la borne de sortie et d’autre part à la masse, et dans lequel les moyens de commutation se présentent sous la forme d’une branche de commutation connectée en parallèle de l’antenne primaire et comprenant une capacité de commutation connectée en série avec un interrupteur.

De préférence, l’interrupteur est commandé par le microcontrôleur ou par le transmetteur.

Avantageusement, la première branche comprend en outre une inductance, connectée entre la première borne d’entrée et la première capacité, et une troisième capacité, connectée entre le point milieu de ladite inductance et de la première capacité et la masse.

Avantageusement encore, la deuxième branche comprend en outre une inductance, connectée entre la deuxième borne d’entrée et la première capacité, et une troisième capacité, connectée entre le point milieu de ladite inductance et de la première capacité et la masse.

De manière préférée, le circuit d’adaptation comprend en outre une résistance connectée en parallèle de l’antenne primaire entre la borne de sortie et la masse.

Dans une deuxième forme de réalisation, les moyens de commutation comprennent un premier interrupteur et un deuxième interrupteur et dans lequel le circuit d’adaptation comprend une branche reliée d’une part au transmetteur par une borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire par une borne de sortie, ladite branche comprenant le premier interrupteur, une première capacité et le deuxième interrupteur, le premier interrupteur étant connecté à la borne d’entrée et étant apte à commuter entre un premier point de connexion à la première capacité et un deuxième point de connexion à la masse, le circuit d’adaptation comprenant une deuxième capacité et une troisième capacité, le deuxième interrupteur étant connecté d’une part à la borne de sortie et étant apte à commuter entre un premier point de connexion situé au point milieu entre la première capacité et la deuxième capacité et une deuxième point de connexion situé au point milieu entre la deuxième capacité et la troisième capacité, la troisième capacité étant par ailleurs connectée à la masse, l’antenne primaire étant connectée entre la borne de sortie et la masse.

De préférence, le premier interrupteur et le deuxième interrupteur sont commandés par le microcontrôleur ou par le transmetteur.

Avantageusement, la branche comprend en outre une inductance, connectée entre la borne d’entrée et le premier interrupteur, une quatrième capacité, connectée entre le premier point de connexion et le deuxième point de connexion du premier interrupteur, et une cinquième capacité, connectée entre le deuxième point de connexion du premier interrupteur et la masse.

Avantageusement encore, le lecteur comprend en outre une résistance connectée en parallèle de l’antenne primaire, entre la borne de sortie et la masse.

L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant au moins un ouvrant, ledit ouvrant comprenant un lecteur d’authentification tel que présenté précédemment.

L’invention concerne également un système d’authentification pour le verrouillage ou le déverrouillage d’au moins un ouvrant d’un véhicule automobile, ledit système comprenant au moins un dispositif d’authentification et un véhicule automobile tel que présenté précédemment.

L’invention concerne enfin un procédé d’authentification d’un dispositif par un lecteur monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile, ledit lecteur comprenant un microcontrôleur, au moins un transmetteur, au moins un circuit d’adaptation et une unique antenne dite « primaire » caractérisée par une fréquence de travail, ledit procédé, mis en oeuvre par ledit lecteur, étant caractérisé en ce qu’il comprend alternativement les étapes d’adaptation, par le circuit d’adaptation, de l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et d’adaptation, par le circuit d’adaptation, de l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.

La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un lecteur de l’art antérieur.

La figure 2 illustre schématiquement une forme de réalisation du système selon l’invention.

La figure 3 illustre schématiquement une première forme de réalisation du lecteur selon l’invention.

La figure 4 illustre schématiquement une deuxième forme de réalisation du lecteur selon l’invention.

La figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention.

La figure 6 illustre schématiquement un premier mode de fonctionnement du lecteur de la figure 4.

La figure 7 illustre schématiquement un deuxième mode de fonctionnement du lecteur de la figure 4.

On a représenté schématiquement à la figure 2 un système 0 d’authentification par communication en champ proche selon l’invention.

Dans cet exemple, le système 0 comprend un premier dispositif 2-1 d’authentification, par exemple un badge passif de communication en champ proche, et un deuxième dispositif 2-2 d’authentification, par exemple un smartphone actif de communication en champ proche. Le système 0 comprend également un lecteur 1 B- 1 , 1 B-2 d’authentification monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile (non représenté), par exemple dans une portière ou un coffre, notamment dans une poignée de portière.

En référence aux figures 3 et 4, le lecteur 1 B-1 , 1 B-2 comprend un microcontrôleur 10B, un transmetteur 20B, un circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 et une unique antenne dite « primaire » (L4) caractérisée par une fréquence de travail, par exemple 13,56 MHz. On notera que le microcontrôleur 10B et le transmetteur 20B peuvent être des entités physiques distinctes ou être mise en oeuvre par la même entité physique.

Le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 comprend des moyens de commutation aptes à faire basculer ledit circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 entre un premier mode, dans lequel le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permet d’adapter l’antenne primaire L4 à une antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode, dans lequel le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permet d’adapter l’antenne primaire L4 à une antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.

On a représenté schématiquement aux figures 3 et 4 deux formes de réalisation du lecteur 1 B-1 , 1 B-2 d’authentification selon l’invention.

Tout d’abord, dans la première forme de réalisation illustrée à la figure 3, le circuit d’adaptation 30B-1 comprend une première branche B1 et une deuxième branche B2. La première branche B1 est reliée d’une part au transmetteur 20B par une première borne d’entrée E1 1 et d’autre part à l’antenne primaire L4 par une borne de sortie S11.La deuxième branche B2 est reliée d’une part au transmetteur 20B par une deuxième borne d’entrée E21 et d’autre part à l’antenne primaire L4 au niveau de la borne de sortie S11. L’antenne primaire L4 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M.

La première branche B1 comprend tout d’abord une inductance L5 connectée d’une part à la première borne d’entrée E11 et d’autre part à une première capacité C7, la première capacité C7 étant connectée d’autre part à la borne de sortie S1 1. Une deuxième capacité C8 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M. Une troisième capacité C9 est connectée entre le point milieu de l’inductance L5 et la première capacité C7 et la masse M. L’inductance L5 et la troisième capacité C9 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.

La deuxième branche B2 comprend tout d’abord une inductance L6 connectée d’une part à la deuxième borne d’entrée E21 et d’autre part à une première capacité C10, la première capacité C10 étant connectée d’autre part à la borne de sortie S1 1. Une deuxième capacité C11 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M. Une troisième capacité C12 est connectée entre le point milieu de l’inductance L6 et la première capacité C10 et la masse M. L’inductance L6 et la troisième capacité C12 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.

Dans cet exemple, le circuit d’adaptation 30B-1 comprend en outre une résistance R3 connectée entre la borne de sortie S1 1 et la masse M, c’est-à-dire connectée en parallèle de l’antenne primaire L4. Cette résistance R3 permet de régler le facteur de qualité de l’antenne primaire L4.

Dans cette première forme de réalisation, les moyens de commutation se présentent sous la forme d’une branche de commutation connectée en parallèle de l’antenne primaire L4 (et donc également de la résistance R3) et comprenant une capacité de commutation C13 connectée en série avec un interrupteur M1 bi-position (ouvert ou fermé). Dans cet exemple, l’interrupteur M1 est un transistor de type MOSFET mais tout autre type d’interrupteur adapté pourrait être utilisé. L’un du microcontrôleur 10B ou du transmetteur 20B est configuré pour commander l’interrupteur M1 de manière périodique, par exemple toutes les 200 ms.

Les valeurs des composants du circuit d’adaptation 30B-1 , notamment des capacités C7, C8, C10 et C11 , sont choisies de sorte que l’antenne primaire L4 soit adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail lorsque l’interrupteur M1 est dans une position et adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 lorsque l’interrupteur M1 est dans son autre position (par exemple l’interrupteur M1 est fermé, lorsque la borne d’entrée E1 1 est active).

Par exemple :

L4 = 1 mH

L5 = 220 nH

L6 = 1.5 mH

C7 = 36 pF

C8 = 9 pF

C9 = 100 pF

C10 = 22 pF

C11 = 76 pF

C12 = 100 pF

C13 = 12 pF

R3= 2 kQ

Dans la deuxième forme de réalisation illustrée à la figure 4, les moyens de commutation comprennent un premier interrupteur 11 bi-position et un deuxième interrupteur I2 bi-position, par exemple de type transistor MOSFET.

Le premier interrupteur 11 est apte à commuter entre un premier point P1 de connexion et un deuxième point P2 de connexion.

De même, le deuxième interrupteur I2 est apte à commuter entre un premier point P3 de connexion et un deuxième point P4 de connexion.

L’un du microcontrôleur 10B ou du transmetteur 20B est configuré pour commander le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 simultanément et de manière périodique, par exemple toutes les 200 ms. Le circuit d’adaptation 30B-2 est connecté d’une part au transmetteur 20B au niveau d’une borne d’entrée E12 et d’autre part à l’antenne primaire L4 au niveau d’une borne de sortie S12.

Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend tout d’abord une inductance L7 connectée d’une part à la borne d’entrée E12 et d’autre part au premier interrupteur 11.

Le premier point P1 de connexion du premier interrupteur 11 est relié à une première capacité C16 qui est connectée d’autre part au premier point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2.

Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend une deuxième capacité C17 et une troisième capacité C18. La deuxième capacité C17 est connectée d’une part à la première capacité C16, au niveau du premier point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2, et d’autre part à la troisième capacité C18, au niveau du deuxième point P4 de connexion du deuxième interrupteur I2, la troisième capacité C18 étant connectée par ailleurs à la masse M.

Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend en outre une quatrième capacité C19, connectée entre le premier point P1 de connexion et le deuxième point P2 de connexion du premier interrupteur 11 , et une cinquième capacité C20, connectée entre le deuxième point P2 de connexion du premier interrupteur 11 et la masse M.

L’inductance L7, la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.

Dans cet exemple, le circuit d’adaptation 30B-2 comprend en outre une résistance R4 connectée entre la borne de sortie S12 et la masse M, c’est-à-dire connectée en parallèle de l’antenne primaire L4. Cette résistance R4 permet de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.

Les valeurs des composants du circuit d’adaptation 30B-2, notamment des capacités C16, C17 et C18, sont choisies de sorte que l’antenne primaire L4 soit adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail lorsque le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 sont dans une première configuration et adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 lorsque le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 sont dans une deuxième configuration comme cela sera décrit ci-après.

Par exemple :

Les capacités C19 en série avec C20 présentent une capacité équivalente de

180 pF

Les capacités C16 en série avec C17 présentent une capacité équivalente de

74 pF

C18 = 258 pF C20 = 1 nF

Les capacités C19 en série avec C16 présentent une capacité équivalente de 234 pF

Les capacités C17 en série avec C18 présentent une capacité équivalente de 153 pF

R4 = 3.3 KW

L4 = 0.78 mH

L7 = 220 nH

L’invention va maintenant être décrite dans sa mise en oeuvre en référence aux figures 5 à 7.

En référence tout d’abord à la figure 5, la mise en oeuvre de l’invention consiste à ce que le microcontrôleur 10B commande le transmetteur 20B pour qu’il génère au moins un courant électrique dans le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permettant à l’antenne primaire L4 d’émettre alternativement un premier signal électrique à destination de l’antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dans une étape E1 pendant laquelle le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 fonctionne dans une premier mode, et, un deuxième signal électrique à destination de l’antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dans une étape E2 pendant laquelle le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 fonctionne dans un deuxième mode, le premier mode et le deuxième mode étant définis par la position des moyens de commutation.

Dans un premier mode de mise en oeuvre relatif à la première forme de réalisation du lecteur 1 B-1 (cf. figure 3), le microcontrôleur 10B ou le transmetteur 20B commande l’interrupteur M1 pour qu’il soit alternativement ouvert ou fermé de manière à ce que le circuit d’adaptation 30B-1 permette alternativement d’adapter l’antenne primaire L4 avec deux types d’antennes secondaires comme expliqué ci-avant.

Dans un deuxième mode de mise en oeuvre relatif à la deuxième forme de réalisation du lecteur 1 B-2 (cf. figure 4), le microcontrôleur 10B ou le transmetteur 20B commande le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 simultanément et de manière périodique pour que le circuit d’adaptation 30B-2 fonctionne alternativement dans un premier mode ou dans un deuxième mode.

En référence à la figure 6 qui illustre le fonctionnement du circuit de la deuxième forme de réalisation du lecteur 1 B-2, le premier mode est défini par la position du premier interrupteur 11 pour laquelle l’inductance L7 est reliée à la première capacité C16 et par la position du deuxième interrupteur I2 pour laquelle le point milieu P1 de la deuxième capacité C17 et de la troisième capacité C18 (i.e. correspondant au deuxième point P4 de connexion du deuxième interrupteur I2) est relié à la borne de sortie S12.

Dans ce cas, comme illustré sur la figure 6, le circuit d’adaptation 30B-2 comporte :

le filtre LC constitué de l’inductance L7 et d’une branche où la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 sont en série et connectée à la masse M, la première capacité C16 et la deuxième capacité C17 connectées en série d’une part à l’inductance L7 (via le premier interrupteur 11 et le point P1 ) et d’autre part à la borne de sortie S12 (via le deuxième interrupteur I2 et le point P4),

la troisième capacité C18, la résistance R4 et l’antenne primaire L4 connectées toutes trois en parallèle entre la borne de sortie S12 et la masse M.

En référence à la figure 7, le deuxième mode est défini par la position du premier interrupteur 11 pour laquelle l’inductance L7 est reliée au point milieu P2 entre la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 et par la position du deuxième interrupteur I2 pour laquelle le point milieu de la première capacité C16 et de la deuxième capacité C17 (i.e. correspondant au deuxième point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2) est relié à la borne de sortie S12.

Dans ce cas, comme illustré sur la figure 7, le circuit d’adaptation 30B-2 comporte :

• le filtre LC constitué de l’inductance L7 et de la cinquième capacité C20,

• la quatrième capacité C19 et la première capacité C16 connectées en série d’une part à l’inductance L7 (via le premier interrupteur 11 et le point P2) et d’autre part à la borne de sortie S12 (via le deuxième interrupteur I2 et le point P3),

• une branche (comprenant la deuxième capacité C17 et la troisième capacité C18 connectées en série), la résistance R4 et l’antenne primaire L4 connectées toutes trois en parallèle entre la borne de sortie S12 et la masse M.

L’utilisation alternée des deux modes permet avantageusement d’adapter l’antenne primaire L4 alternativement avec une antenne secondaire de dispositif 2-1 , 2-2 fonctionnant à une fréquence de résonance plus faible que la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 et avec une antenne secondaire de dispositif 2-1 , 2-2 fonctionnant à une fréquence de résonance plus élevée que la fréquence de travail de l’antenne primaire L4. La fréquence de basculement entre le premier mode et le deuxième mode est choisie de manière à permettre une détection rapide de l’un ou l’autre type de dispositif 2-1 , 2-2 (le basculement peut par exemple être effectué plusieurs fois par seconde).