EP4323225A1 - Dispositif autonome pour la recharge de moyens de stockage d'energie electrique d'un vehicule - Google Patents

Dispositif autonome pour la recharge de moyens de stockage d'energie electrique d'un vehicule

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Publication number
EP4323225A1
EP4323225A1 EP22722496.1A EP22722496A EP4323225A1 EP 4323225 A1 EP4323225 A1 EP 4323225A1 EP 22722496 A EP22722496 A EP 22722496A EP 4323225 A1 EP4323225 A1 EP 4323225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
autonomous device
support base
centering plate
connecting member
coupling module
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22722496.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ilyass HADDOUT
Maxime ROY
Salim EL HOUAT
Habib BEN OTHMEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mob Energy
Original Assignee
Mob Energy
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 Mob Energy filed Critical Mob Energy
Publication of EP4323225A1 publication Critical patent/EP4323225A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of autonomous devices making it possible to charge/recharge electrical energy storage means of a vehicle comprising an electric motor.
  • Such a system can in particular, but not exclusively, be used for the charging/recharging of storage means in an environment with restricted space, such as a parking area made up of on-site parking lots and/or on-street parking lots.
  • on-site parking lots means parking lots organized in delimited spaces in an enclosed space with controlled access, such as an aerial, underground or surface car park.
  • On-street parking means parking organized in spaces - delimited or not - in an open space with a charge or free of charge.
  • the document US9778653 is also known describing methods and systems for transferring energy from an autonomous driverless vehicle to a vehicle electric.
  • the electric vehicle makes a charging request, and the autonomous driverless vehicle meets it at a rendezvous point, attaches to the electric vehicle and allows energy to be transferred.
  • a drawback of this solution is that the use of a drone (as described in FIG. 6 of US9778653) to transport batteries poses security issues. Furthermore, this solution is not suitable for closed spaces.
  • KR 2020/0037548 a vehicle charging/recharging solution based on the use of an autonomous charging/recharging robot containing batteries, as well as a magnetic interface box.
  • the interface box comprises a connection socket intended to receive one of the ends of an electrical connection cable, the other end of the cable being intended to be connected to the storage means of the vehicle to be charged/recharged.
  • the operating principle of the solution described in KR 2020/0037548 is as follows. The user places the magnetic interface box on the license plate of the electric vehicle and controls its charging. Following this request, the autonomous robot moves to the vicinity of the vehicle and comes into contact with the interface box to allow the transfer of electrical energy to the vehicle's electrical energy storage means.
  • a drawback of the solution described in KR 2020/0037548 is that there is a risk of damage to the vehicle when coupling the loading robot to the interface box.
  • An object of the present invention is to propose an autonomous device for charging/recharging the electrical energy storage means of a vehicle making it possible to overcome at least one of the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes an autonomous device for charging/recharging electrical energy storage means of a vehicle, the autonomous device extending vertically in a vertical direction A-A' and comprising:
  • a mobile base including wheels for moving the autonomous device on the ground
  • the frame being adapted to accommodate batteries
  • the fairing comprising a recess for receiving a coupling module electrically connected to the vehicle's electrical energy storage means
  • the coupling system being adapted to cooperate with the coupling module, remarkable in that the coupling system comprises:
  • connection device for electrically connecting the autonomous device to the coupling module
  • - moving means for moving the connecting member in translation in the direction A-A' between a retracted position and a deployed position, the connecting member being closer to the ground in the deployed position than in the retracted position.
  • Preferred but non-limiting aspects of the mobile device according to the invention are the following:
  • the displacement means may comprise at least one stepper motor
  • connection member may comprise: o at least one support base having an electrical connector intended to be electrically connected to a complementary electrical socket formed in the coupling module, o at least one centering plate extending parallel to the base support, the centering plate being positioned under the support base so that the centering plate is farther from the chassis than the support base, oat least one elastic return element between the support base and the centering plate, so that the centering plate is mounted to move in translation relative to the support base;
  • the connecting member may further comprise: o at least one position sensor for detecting whether the connecting member is in the retracted position or in the deployed position, o at least one presence sensor for detecting the presence and positioning of the coupling module;
  • each elastic return element may comprise: o a helical spring, one of the ends of the helical spring being fixed to the support base, and the other of the ends of the helical spring being fixed to the centering plate, and o a guide rod extending inside the helical spring, the guide rod being fixed to the centering plate so as to extend perpendicular to the latter, the support base comprising a through hole for the passage of the guide rod, the free end of the guide rod comprising a stop extending opposite a face of the support base opposite the centering plate;
  • the centering plate may comprise at least one alignment pin projecting outwards from one face of the centering plate opposite the support base, said pin being intended to cooperate with a blind hole of complementary shape provided in the coupling module;
  • each pin can be of partial or total frustoconical shape
  • the coupling system may further comprise guide means for guiding the translational movement of the connecting member, said guide means comprising a pair of parallel threaded bars, each threaded bar being adapted to cooperate with a respective threaded opening formed in the support base, so that the rotation of the threaded bars induces the translational movement of the connecting member;
  • the device may comprise a cooling circuit, said cooling circuit including: o an air intake zone positioned in a lower region of the chassis close to the mobile base, o an air evacuation zone positioned in an upper region of the chassis farther from the movable base than the lower region of the chassis;
  • the device may comprise a cooling circuit, said cooling circuit including: o an air intake zone comprising through openings formed in the first panels of the fairing, o an air evacuation zone comprising openings through-pieces formed in second panels of the fairing different from the first panels;
  • the device may also comprise image acquisition means for detecting an object of interest in the environment of the autonomous device, said image acquisition means including monocular cameras each positioned at a respective side face of the fairing.
  • FIG. 1 is a representation in perspective of the autonomous device according to the invention
  • FIG. 1 is a side view representation of the autonomous device of Figure 1
  • FIG. 3 is a representation in front view of the autonomous device of Figure 1
  • - Figure 4 is a schematic representation of the autonomous device of Figure 1
  • FIG. 5 is a representation in front view of a coupling system of the autonomous device
  • FIG. 6 is a perspective representation of the coupling system shown in Figure 5.
  • the autonomous device comprises:
  • the autonomous device extends vertically along an axis A-A'. It makes it possible to charge/recharge the storage means of an electric vehicle via a coupling module (independent element) connecting to the electric vehicle by means of an electrically conductive cable (operation carried out by the user of the electric vehicle), and having a facade configured to match the coupling system without external intervention to ensure the passage - wired or by induction - of electrical energy from the autonomous device to the coupling module. This electrical energy is then transmitted to the storage means of the vehicle via the cable.
  • a coupling module independent element
  • an electrically conductive cable operation carried out by the user of the electric vehicle
  • This electrical energy is then transmitted to the storage means of the vehicle via the cable.
  • the coupling system comprises an electrical connection member capable of moving in vertical translation to connect to the coupling module, as will be described in more detail below.
  • connection of the autonomous device is made "on the ground” via the movement in vertical translation of a connecting member makes it possible to limit the risks of damage to the vehicle, in particular compared to an autonomous loading/recharging solution based on the connection of a charging/recharging device directly with the vehicle (or with a coupling module fixed to the vehicle).
  • the mobile base 1 can be of the type described in the French patent application FR2100632 filed in the name of the applicant.
  • Such a mobile base 1 comprises a frame (not shown) and driving and idler wheels 11 to allow movement of the autonomous device.
  • the mobile base 1 comprises two driving wheels and four idlers arranged per triplet, the wheel and the two rollers of each triplet being aligned along a respective longitudinal edge of the mobile base.
  • a first wheel of each triplet is mounted at one end of the frame.
  • the driving wheel and the second idler wheel are as for them fixed on an oscillating member pivotally mounted on the frame about a pivot axis perpendicular to a longitudinal axis of the base.
  • the frame 2 serves as a support for the various components constituting the autonomous device.
  • the frame 2 is made from tubes defining a skeleton for the autonomous device.
  • the frame 2 has a generally parallelepipedic shape. It consists :
  • central part adapted to contain various components of the autonomous device
  • the chassis 2 is configured to accommodate storage batteries 21 for storing electrical energy with a view to loading/recharging the vehicle's storage means.
  • These batteries 21 are preferably positioned in a part - called "lower part" - of the frame 2 closest to the ground. Indeed, the batteries 21 of the autonomous device being the heaviest components, it is preferable to position them close to the ground to optimize the stability of the autonomous device.
  • Chassis 2 is further configured to accommodate:
  • - image acquisition means such as cameras, or any other sensor known to those skilled in the art
  • control unit 23 for processing the images acquired by the acquisition means, and controlling the components of the autonomous device
  • the fairing 26 consists of one or more sheets fixed to the frame 2 of the autonomous device.
  • the fairing 26 makes it possible to improve the aesthetics of the autonomous device by “dressing” the components constituting it.
  • the fairing 26 also makes it possible to protect components from possible external attacks.
  • the fairing 26 is composed:
  • the fairing comprises a cavity defining a recess for receiving the coupling module.
  • the coupling system is contained in this niche.
  • the autonomous device moves as far as the coupling module and is oriented so as to cause the coupling module to penetrate into the reception niche.
  • the control unit controls the movement of the connecting member to connect it electrically to the coupling module. Making the electrical connection in the reception niche increases the safety of the device by limiting the accessibility to the user of the connecting member and the coupling module.
  • the autonomous device comprises a cooling circuit making it possible to limit the heating of its components. Indeed, the possible:
  • the autonomous device includes a cooling circuit in order to efficiently evacuate the heat dissipated by its various components.
  • the cooling circuit includes heat transfer fluid circulation pipes arranged in the frame of the autonomous device, between the mobile base and the top of the frame opposite the mobile base.
  • the circulation lines can be flexible tubes (for example in glycolized polyester) to facilitate their installation in the chassis between the various components (batteries, power converter, control unit, etc.).
  • the circulation lines may be rigid (eg copper).
  • the heat transfer fluid can be, for example, an oil, an alcohol (such as methanol, ethanol or glycol), an organic compound (such as acetone, ammonia), a mixture, a nanofluid, a liquid metal, demineralized water or any type of heat transfer fluid known to those skilled in the art.
  • the cooling circuit also includes a fresh air intake zone F1 positioned at the level of the lower part of the chassis (i.e. at the level of the mobile base), and a hot air evacuation zone F2 positioned at the level of the upper part of the frame (i.e. at the end of the frame opposite the mobile base).
  • the fresh air intake zone F1 may include one (or more) filter(s) to limit the risks of introducing dust into the autonomous device.
  • the hot air evacuation zone F2 may include one (or more) filter(s) to limit the discharge of impurities to the outside of the autonomous device.
  • Collecting cool air from the bottom of the chassis and exhausting hot air from the top of the chassis improves device cooling, as hot air tends to concentrate at a higher altitude in the fresh air.
  • the cooling circuit can include other elements, such as one (or more) heat exchanger(s), one (or more) fan(s), etc.
  • the air intake F1 and air exhaust F2 zones can each be provided in respective parallel side panels of the fairing 26. More precisely:
  • the air intake zone F1 may consist of through openings made in the first parallel side panels of the fairing 26 defining a front and a rear of the mobile device relative to its direction of movement (see Figure 3),
  • the air evacuation zone F2 may consist of through openings provided in second parallel side panels (perpendicular to the first side panels) defining the sides of the autonomous device relative to its direction of movement (cf. FIG. 2). 1.2.5. Image acquisition means
  • the image acquisition means allow the autonomous device to acquire images of its environment.
  • the image acquisition means comprise a plurality of wide-angle monocular cameras.
  • the autonomous device comprises four cameras each positioned on a respective side face of the chassis in order to recreate a 360° view.
  • the images acquired by the monocular cameras are then processed by the control unit to detect obstacles, the position of the coupling module, the position of the vehicle, etc.
  • the autonomous device can also include other types of sensors, such as distance sensors (laser, ultrasound, radar, etc.) to estimate the distance between the autonomous device and an object of interest (obstacle, vehicle, coupling module, etc.).
  • distance sensors laser, ultrasound, radar, etc.
  • the coupling system includes:
  • - one (or more) position sensor(s) for detecting the position of the connecting member (and in particular for detecting whether the connecting member is in a retracted position or in an extended position, as it will be described in more detail below
  • - one (or more) presence sensor to detect the presence and positioning of the coupling module.
  • the connecting member 41 is configured to be moved between a retracted position and a deployed position, the connecting member 41 being closer to the ground in the deployed position than in the retracted position.
  • the connecting member 41 extends (at least partially) into a housing provided in the mobile charging/recharging device,
  • the connecting member projects from the housing, the connecting member 41 being closer to the displacement means 43 in the retracted position than in the deployed position.
  • the connecting member 41 comprises:
  • centering plate 412 extending parallel to the support base, the centering plate being farther from the displacement means than the support base,
  • the centering plate 412 is able to move in translation relative to the support base 411.
  • the elastic return element 413 keeps the centering plate 412 at a non-zero predefined distance "d" from the support base 411 when no external force is exerted on the support base 411 and the centering plate 412.
  • an external compressive force greater than a stiffness constant of the elastic return element
  • the return element 413 compresses and the support base 411 moves in translation towards the centering plate 412: the distance between the support base 411 and the centering plate 412 decreases.
  • the support base 411 moves in translation in a direction opposite to the centering plate 412 until the support base 411 and the centering plate 412 are spaced apart by the distance "d".
  • the support base 411 makes it possible to support the various components of the connecting member 41.
  • the support base 411 consists of a longitudinal profile with a U-section.
  • the support base 411 can have another shape (profile with L-section, H-section, or else with square, circular or rectangular section, etc.) or for example consist of a substantially planar “support plate”.
  • the support base 411 comprises an electrical connector 4111 projecting from the face of the support base 411 opposite the centering plate 412.
  • This electrical connector 4111 allows the electrical connection of the connecting member 41 to the module coupling for the passage of the electrical energy necessary for the loading/recharging of the storage means of the vehicle. More specifically, the electrical connector 4111 mounted on the support base 411 is configured to cooperate with an electrical outlet (of complementary shape) mounted on the coupling module.
  • centering plate 412 ensures alignment between the electrical connector 4111 of the support base 411 and the electrical outlet of the coupling module.
  • the centering plate 412 is for example made of metal. It can have different shapes such as rectangular, square, parallelepipedic, etc.
  • the centering plate 412 comprises a through hole allowing the passage of the electrical connector 4111 when the support base 411 and the centering plate 412 are close to each other.
  • the centering plate 412 further comprises at least one alignment pin 4121 projecting outwards from its face opposite the support base 411. This (these) alignment pin(s) 4121 allows ( attempt) to align the connecting member 41 with the coupling module (to facilitate the connection of the electrical connector to the electrical outlet).
  • the centering plate 412 comprises two alignment pins 4121 each mounted at a respective end of the centering plate.
  • Each pin 4121 is of frustoconical shape. More specifically, each alignment pin consists of a half-cone whose large base is fixed to the centering plate 412. These alignment pins 4121 are each intended to cooperate with a respective blind hole of complementary shape provided in the module of 'coupling.
  • the elastic return element 413 is fixed:
  • the elastic return element 413 can be of any type known to those skilled in the art (pneumatic tube, spring/damper, etc.).
  • the mobile charging/recharging device comprises four return elements each consisting of a helical spring 4131 associated with a guide rod 4132 fixed to the centering plate 412 and extending perpendicular to the centering plate 412 in the direction of the support base 41 1.
  • Each coil spring 4131 is fixed to the centering plate 412 by one of its ends, and to the support base 411 by its other end.
  • the support base 411 comprises four through slots for the passage of the guide rods 4132.
  • Each guide rod 4132 is able to slide in its associated through slot when the distance between the support base 411 and the centering plate 412 varies.
  • Each guide rod 4132 includes a stop (not shown) at its free end. This stop is positioned opposite the face of the support base 411 opposite the centering plate 412. The stop is intended to come into contact with the support base 411 when the connecting member 41 is in the retracted position. This stop keeps the guide rod 4132 in its associated through slot.
  • each coil spring 4131 and its associated guide rod 4132 are positioned at a respective corner of the support base 411 and of the centering plate 412. This makes it possible to limit the risks of pivoting of the support and centering plates. 411, 412 relative to each other.
  • the translation guide means 42 may consist of one (or more) slide(s), one (or more) slide(s) or any other means known to those skilled in the art.
  • the guide means 42 consist of two threaded bars fixed to the displacement means 43 which will be described in more detail below. The inventors have in fact discovered that this solution makes it possible to limit the stresses applied to the connecting member, which facilitates its movement.
  • Each bar comprises a thread adapted to cooperate with a respective threaded opening made in the support base.
  • the rotation of the threaded bars by the displacement means 43 induces the translational displacement of the connecting member 41 .
  • the moving means 43 make it possible to move the connecting member 41 between the retracted and deployed positions.
  • These displacement means 43 may include:
  • the use of one (or more) stepper motor(s) makes it possible to limit the size of the displacement means, and therefore of the mobile charging/recharging device.
  • the use of one (or more) stepper motor(s) makes it possible to improve the precision in the movement of the connecting device.
  • the mobile charging/recharging device being intended to be used in a dirty environment such as a parking area, it is possible for impurities to become lodged on the guide means.
  • the travel time of the connecting member between the retracted and deployed positions may vary.
  • this variation in the travel time can induce a reduction in the travel of the connecting member (since the control setpoint of a DC motor is its activation time).
  • the control instruction consisting of a number of revolutions, it is possible to control with greater precision the travel of the connecting member between the retracted and deployed positions.
  • the displacement means 43 consist of two stepper motors positioned in line with the connecting member. More specifically, the two stepper motors extend facing the face of the support base opposite the centering plate. These stepper motors are each positioned at one of the respective ends of the support base to limit the risks of the connecting member pivoting when it moves in translation.
  • the coupling module has been previously connected by the user to the electrical energy storage means of his vehicle using the electrically conductive cable, that
  • the autonomous device detects, using the image acquisition means, the coupling module associated with the vehicle for which the user wishes to charge/recharge the energy storage means. This detection can be based on the color, the shape or any other technical solution known to those skilled in the art for the detection of an object of interest.
  • the control unit 23 estimates the distance separating the autonomous device from the coupling module and controls the mobile base to move the autonomous device at a first speed.
  • the control unit controls the mobile base to reduce the speed of movement of the autonomous device to a second speed lower than first gear.
  • the control unit 23 drives the mobile base to center the coupling module relative to the reception niche, and advances towards the coupling module so that the latter enters the reception niche.
  • the control unit commands the immobilization of the autonomous device.
  • the control unit 23 then controls the movement of the connecting member 41 from the retracted position to the deployed position.
  • the displacement means 43 are activated and the coupling member 41 (support base, centering plate, elastic return element, etc.) moves vertically in the direction of the coupling module.
  • the alignment pin(s) enter(s) the blind hole(s) in the coupling module.
  • the blind hole(s) allow (by friction during the introduction of the pin(s) into the blind hole(s)) to adjust the position of the coupling module relative to the connecting member.
  • the centering plate 412 comes to rest against the upper face of the module d 'coupling.
  • the connecting member 41 continuing its course towards the deployed position, the elastic return element (or elements) 413 compresses and the distance between the centering plate 412 and the support base 411 decreases.
  • the guide rod 4132 of each return element 413 slides in the through slot of the support base 411 associated with it.
  • the distance between the support base 411 and the centering plate 412 continues to reduce until the electrical connector 4111 enters the through hole made in the centering plate 412 and plugs into the electrical outlet ( complementary shape) mounted on the coupling module.
  • control unit 23 deactivates the displacement means 43 and the charging/recharging of the vehicle storage means can begin.
  • control unit 23 controls the movement of the connecting member 41 from the deployed position to the retracted position. To do this, the control unit 23 activates the displacement means 43 of the coupling system.
  • the support base 411 moves vertically towards the frame 2 of the autonomous device.
  • the compressive force of the return element (or elements) 413 tends to keep the coupling module pressed against the ground. This facilitates the release of the electrical connector which detaches from the electrical socket of the mating module.
  • the autonomous device can then move to charge/recharge the energy storage means of another vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif autonome de chargement/rechargement de moyens de stockage d'énergie électrique d'un véhicule, le dispositif autonome s'étendant verticalement selon une direction verticale A-A', le dispositif autonome incluant un système de couplage adapté pour coopérer avec un module d'accouplement positionné au sol, ledit système de couplage comprenant : - un organe de raccordement (41) pour raccorder électriquement le dispositif autonome au module d'accouplement, et - des moyens de déplacement (43) pour déplacer l'organe de raccordement (41) en translation selon la direction A-A' entre une position escamotée et une position déployée, l'organe de raccordement (41) étant plus proche du sol dans la position déployée que dans la position escamotée.

Description

DISPOSITIF AUTONOME POUR LA RECHARGE DE MOYENS DE STOCKAGE D’ENERGIE ELECTRIQUE D’UN VEHICULE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs autonomes permettant de charger/recharger des moyens de stockage d’énergie électrique d’un véhicule comprenant un moteur électrique.
Un tel système peut notamment mais non exclusivement être utilisé pour la charge/recharge de moyens de stockage dans un environnement à espace restreint, tel qu’une aire de stationnement composée de stationnements en ouvrage et/ou de stationnements en voirie.
On entend dans le cadre de la présente invention par « stationnements en ouvrage », des stationnements organisés en emplacements délimités dans un espace clos à accès contrôlé, tel qu’un parking aérien, souterrain ou de surface. On entend par « stationnements en voirie », des stationnements organisés en emplacements - délimités ou non - dans un espace ouvert payant ou gratuit.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
On connaît dans l’état de la technique le document US9592742 décrivant un dispositif de forme cubique, motorisé et équipé de divers câbles en sortie, pouvant être déplacé sur un parking jusqu’aux abords d’un véhicule électrique. Ce dispositif permet la recharge d’un véhicule électrique à partir de batteries stockées dans le dispositif. Un inconvénient de cette solution est qu’elle nécessite une intervention humaine afin de brancher le dispositif au véhicule.
On connaît aussi le document US9778653 décrivant des méthodes et des systèmes de transfert d’énergie à partir d’un engin autonome sans conducteur, vers un véhicule électrique. Le véhicule électrique fait une demande de recharge, et l’engin autonome sans conducteur le rejoint à un point de rendez-vous, se fixe au véhicule électrique et permet de transférer de l’énergie. Un inconvénient de cette solution est que l’utilisation de drone (comme décrit à la figure 6 de US9778653) pour transporter des batteries pose des problématiques de sécurité. En outre cette solution n’est pas adaptée dans des espaces clos.
On connaît aussi du document KR 2020/0037548 une solution de chargement/rechargement de véhicule basé sur l’utilisation d’un robot de chargement/rechargement autonome contenant des batteries, ainsi que d’un boîtier d’interfaçage aimanté. Le boîtier d’interfaçage comprend une prise de raccordement destinée à recevoir l’une des extrémités d’un câble de connexion électrique, l’autre extrémité du câble étant destinée à être reliée aux moyens de stockage du véhicule à charger/recharger. Le principe de fonctionnement de la solution décrite dans KR 2020/0037548 est le suivant. L’utilisateur place le boîtier d’interfaçage aimanté au niveau de la plaque d’immatriculation du véhicule électrique et commande sa recharge. Suite à cette demande, le robot autonome se déplace jusqu’aux abords du véhicule et vient en contact avec le boîtier d’interfaçage pour permettre le transfert d’énergie électrique vers les moyens de stockage d’énergie électrique du véhicule. Un inconvénient de la solution décrite dans KR 2020/0037548 est qu’il y’a un risque de dégradation du véhicule lors du couplage du robot de chargement sur le boîtier d’interfaçage.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif autonome de charge/recharge des moyens de stockage d’énergie électrique d’un véhicule permettant de pallier au moins l’un des inconvénients précités.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l’invention propose un dispositif autonome de chargement/rechargement de moyens de stockage d’énergie électrique d’un véhicule, le dispositif autonome s’étendant verticalement selon une direction verticale A-A’ et comprenant :
- un socle mobile incluant des roues pour le déplacement du dispositif autonome sur le sol,
- un châssis monté sur le socle mobile, le châssis étant adapté pour accueillir des batteries,
- un carénage autour du châssis, le carénage comprenant une niche de réception d’un module d’accouplement électriquement raccordé aux moyens de stockage d’énergie électrique du véhicule,
- un système de couplage logé dans la niche de réception, le système de couplage étant adapté pour coopérer avec le module d’accouplement, remarquable en ce que le système de couplage comprend :
- un organe de raccordement pour raccorder électriquement le dispositif autonome au module d’accouplement, et
- des moyens de déplacement pour déplacer l’organe de raccordement en translation selon la direction A-A’ entre une position escamotée et une position déployée, l’organe de raccordement étant plus proche du sol dans la position déployée que dans la position escamotée.
Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif mobile selon l’invention sont les suivants :
- les moyens de déplacement peuvent comprendre au moins un moteur pas à pas ;
- l’organe de raccordement peut comprendre : oau moins une embase support ayant un connecteur électrique destiné à être connecté électriquement à une prise électrique complémentaire ménagée dans le module d’accouplement, oau moins une plaque de centrage s’étendant parallèlement à l’embase support, la plaque de centrage étant positionnée sous l’embase support de sorte que la plaque de centrage est plus éloignée du châssis que l’embase support, oau moins un élément de rappel élastique entre l’embase support et la plaque de centrage, de sorte que la plaque de centrage est montée mobile en translation relativement à l’embase support ;
- l’organe de raccordement peut comprendre en outre : oau moins un capteur de position pour détecter si l’organe de raccordement est dans la position escamotée ou dans la position déployée, oau moins un capteur de présence pour détecter la présence et le positionnement du module d’accouplement ;
- chaque élément de rappel élastique peut comprendre : oun ressort hélicoïdal, l’une des extrémités du ressort hélicoïdal étant fixée à l’embase support, et l’autre des extrémités du ressort hélicoïdal étant fixés à la plaque de centrage, et oune tige guide s’étendant à l’intérieur du ressort hélicoïdal, la tige guide étant fixée à la plaque de centrage de sorte à s’étendre perpendiculairement à celle-ci, l’embase support comportant une lumière traversante pour le passage de la tige guide, l’extrémité libre de la tige guide comprenant une butée s’étendant en regard d’une face de l’embase support opposée à la plaque de centrage ;
- la plaque de centrage peut comprendre au moins un pion d’alignement s’étendant en saillie vers l’extérieur d’une face de la plaque de centrage opposée à l’embase support, ledit pion étant destiné à coopérer avec un trou borgne de forme complémentaire ménagé dans le module d’accouplement ;
- chaque pion peut être de forme tronconique partielle ou totale ;
- le système de couplage peut comprendre en outre des moyens de guidage pour guider le déplacement en translation de l’organe de raccordement, lesdits moyens de guidage comportant une paire de barres filetées parallèles, chaque barre filetée étant adaptée pour coopérer avec une ouverture taraudée respective ménagée dans l’embase support, de sorte que la mise en rotation des barres filetées induit le déplacement en translation de l’organe de raccordement ; - le dispositif peut comprendre un circuit de refroidissement, ledit circuit de refroidissement incluant : oune zone d’admission d’air positionnée dans une région inférieure du châssis proche du socle mobile, oune zone d’évacuation d’air positionnée dans une région supérieure du châssis plus éloignée du socle mobile que la région inférieure du châssis ;
- en variante, le dispositif peut comprendre un circuit de refroidissement, ledit circuit de refroidissement incluant : oune zone d’admission d’air comprenant des ouvertures traversantes ménagées dans des premiers panneaux du carénage, oune zone d’évacuation d’air comprenant des ouvertures traversantes ménagées dans des deuxièmes panneaux du carénage différents des premiers panneaux ;
- le dispositif peut également comprendre des moyens d’acquisition d’images pour la détection d’objet d’intérêt dans l’environnement du dispositif autonome, lesdits moyens d’acquisition d’images incluant des caméras monoculaires positionnées chacune au niveau d’une face latérale respective du carénage.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages et caractéristiques du dispositif autonome selon l’invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d’exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 est une représentation en perspective du dispositif autonome selon l’invention,
- La figure 2 est une représentation en vue de côté du dispositif autonome de la figure 1 ,
- La figure 3 est une représentation en vue de face du dispositif autonome de la figure 1 , - La figure 4 est une représentation schématique du dispositif autonome de la figure 1 ,
- La figure 5 est une représentation en vue de face d’un système de couplage du dispositif autonome,
- Les figures 6 est une représentation en perspective du système de couplage illustré à la figure 5.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On va maintenant décrire différents exemples de réalisation de l’invention en référence aux figures. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents sont désignés par la même référence numérique.
1. Dispositif autonome 1. 1. Présentation
En référence aux figures 1 à 4, le dispositif autonome comporte :
- un socle mobile 1 intégrant des roues 11 pour le déplacement du dispositif autonome,
- un châssis 2 monté sur le socle mobile, le châssis étant configuré pour accueillir différents composants du dispositif autonome, tel que : odes batteries 21 , odes convertisseurs de puissance 22, oun circuit de refroidissement, odes moyens d’acquisition d’image, etc.
- un carénage 26 autour du châssis, et
- un système de couplage pour permettre de connecter électriquement le dispositif autonome aux moyens de stockage d’énergie électrique d’un véhicule.
Comme illustré à la figure 4, le dispositif autonome s’étend verticalement selon un axe A-A’. Il permet de charger/recharger les moyens de stockage d’un véhicule électrique par l'intermédiaire d’un module d’accouplement (élément indépendant) se branchant au véhicule électrique grâce à un câble électriquement conducteur (opération exécutée par l’utilisateur du véhicule électrique), et disposant d’une façade configurée pour s’apparier au système de couplage sans intervention extérieure afin d’assurer le passage - de manière filaire ou par induction - de l’énergie électrique depuis le dispositif autonome vers le module d’accouplement. Cette énergie électrique est ensuite transmise aux moyens de stockage du véhicule par l’intermédiaire du câble.
Plus précisément, le système de couplage comprend un organe de raccordement électrique apte à se déplacer en translation verticale pour se connecter au module d’accouplement, comme il sera décrit plus en détails dans la suite.
Le fait que la connexion du dispositif autonome soit réalisée « au sol » via le déplacement en translation verticale d’un organe de raccordement permet de limiter les risques de dégradation du véhicule, notamment par rapport à une solution autonome de chargement/rechargement basée sur la connexion d’un dispositif de charge/recharge directement avec le véhicule (ou avec un module d’accouplement fixé sur le véhicule).
1.2. Eléments généraux du dispositif 1.2.1. Socle mobile
Le socle mobile 1 peut être du type décrit dans la demande de brevet français FR2100632 déposée au nom de la demanderesse.
Un tel socle mobile 1 comprend un cadre (non représenté) et des roues motrices et folles 11 pour permettre le déplacement du dispositif autonome.
En particulier, le socle mobile 1 comprend deux roues motrices et quatre roulettes folles agencées par triplet, la roue et les deux roulettes de chaque triplet étant alignées le long d’un bord longitudinal respectif du socle mobile. Une première roulette de chaque triplet est montée à une extrémité du cadre. La roue motrice et la deuxième roulette folle sont quant à elles fixées sur un organe oscillant monté pivotant sur le cadre autour d’un axe de pivotement perpendiculaire à un axe longitudinal du socle.
Un tel socle mobile qui est connu de FR2100632 ne sera pas décrit plus en détail dans la suite.
1.2.2. Châssis
Le châssis 2 sert de support aux différents composants constituant le dispositif autonome. Le châssis 2 est réalisé à partir de tubes définissant un squelette pour le dispositif autonome.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 4, le châssis 2 présente une forme globalement parallélépipédique. Il se compose :
- d’une « partie inférieure » destiné à être fixée au socle mobile,
- d’une « partie centrale » adaptée pour contenir différents composants du dispositif autonome,
- d’une « partie supérieure » opposée à la partie inférieure et correspondant à la
« tête » du dispositif autonome.
Le châssis 2 est configuré pour accueillir des batteries de stockage 21 permettant de stocker de l’énergie électrique en vue du chargement/rechargement des moyens de stockage du véhicule. Ces batteries 21 sont de préférence positionnées dans une partie - dite « partie basse » - du châssis 2 la plus proche du sol. En effet, les batteries 21 du dispositif autonome étant les composants les plus lourds, il est préférable de les positionner à proximité du sol pour optimiser la stabilité du dispositif autonome.
Le châssis 2 est en outre configuré pour accueillir :
- des convertisseurs de puissance 22 (i.e. convertisseurs AC/DC et DC/AC),
- des moyens d’acquisition d’image (tels que des caméras, ou tout autre capteur connu de l’homme du métier), - une unité de contrôle 23 pour le traitement des images acquises par les moyens d’acquisition, et le pilotage des composants du dispositif autonome,
- des mémoires 24 pour le stockage d’information,
- des moyens de communication 25 pour permettre l’échange d’informations entre le dispositif autonome et un centre de gestion distant,
- des moyens de refroidissement des composants du dispositif autonome.
Les différents éléments originaux du dispositif autonome et leurs avantages associés seront décrits plus en détails dans la suite.
1.2.3. Carénage
Le carénage 26 consiste en une ou plusieurs tôles fixées sur le châssis 2 du dispositif autonome. Le carénage 26 permet d’améliorer l’esthétique du dispositif autonome en « habillant » les composants le constituant. Le carénage 26 permet en outre de protéger des composants des éventuelles agressions extérieures.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, le carénage 26 est composé :
- de quatre panneaux latéraux destinés à recouvrir les faces latérales du châssis, et
- d’un couvercle destiné à coiffer la face supérieure du châssis.
En référence aux figures 1 à 3, le carénage comprend une cavité définissant une niche de réception du module d’accouplement. Avantageusement, le système de couplage est contenu dans cette niche. Ainsi pour établir une connexion avec les moyens de stockage du véhicule, le dispositif autonome se déplace jusqu’au module d’accouplement et s’oriente de sorte à faire pénétrer le module d’accouplement dans la niche de réception. Une fois le module d’accouplement logé dans la niche de réception, l’unité de contrôle commande le déplacement de l’organe de raccordement pour le connecter électriquement au module d’accouplement. Le fait de réaliser la connexion électrique dans la niche de réception permet d’augmenter la sécurité du dispositif en limitant l’accessibilité à l’utilisateur de l’organe de raccordement et du module d’accouplement.
On va maintenant décrire plus en détail le système de couplage du dispositif autonome selon l’invention.
1.2.4. Circuit de refroidissement
Comme indiqué précédemment, le dispositif autonome comprend un circuit de refroidissement permettant de limiter l’échauffement de ses composants. En effet, les éventuels :
- cartes électroniques,
- batteries, et
- convertisseurs de puissance contenus dans le châssis, dissipent une quantité importante de chaleur, provoquant une augmentation significative de leur température. Or, une augmentation trop importante de la température de ces éléments peut engendrer une baisse de leur fiabilité et/ou réduire leur durée de vie. C’est pourquoi le dispositif autonome comprend un circuit de refroidissement afin d’évacuer efficacement la chaleur dissipée par ses différents composants.
Le circuit de refroidissement comprend des conduites de circulation de fluide caloporteur disposées dans le châssis du dispositif autonome, entre le socle mobile et le sommet du châssis opposé au socle mobile.
Les conduites de circulation peuvent être des tubes souples (par exemple en polyester glycolisé) pour faciliter leur installation dans le châssis entre les différents composants (batteries, convertisseur de puissance, unité de commande, etc.). En variante, les conduites de circulation peuvent être rigides (par exemple en cuivre).
Le fluide caloporteur peut être par exemple une huile, un alcool (comme du méthanol, de l’éthanol ou du glycol), un composé organique (comme de l’acétone, de l’ammoniac), un mélange, un nanofluide, un métal liquide, de l’eau déminéralisée ou tout type de fluide caloporteur connu de l’homme du métier.
Le circuit de refroidissement comprend également une zone d’admission d’air frais F1 positionnée au niveau de la partie inférieure du châssis (i.e. au niveau du socle mobile), et une zone d’évacuation d’air chaud F2 positionnée au niveau de la partie supérieure du châssis (i.e. au niveau d’extrémité du châssis opposée au socle mobile). La zone d’admission d’air frais F1 peut comprendre un (ou plusieurs) filtre(s) pour limiter les risques d’introduction de poussières dans le dispositif autonome. De même, la zone d’évacuation d’air chaud F2 peut comprendre un (ou plusieurs) filtre(s) pour limiter le rejet d’impuretés vers l’extérieur du dispositif autonome.
Le fait de récupérer l’air frais dans la partie inférieure du châssis et d’évacuer l’air chaud dans la partie supérieure du châssis permet d’améliorer le refroidissement du dispositif, l’air chaud ayant tendance à se concentrer à une altitude supérieure à l’air frais.
Bien entendu, le circuit de refroidissement peut comprendre d’autres éléments, tels qu’un (ou plusieurs) échangeur(s) de chaleur, un (ou plusieurs) ventilateur(s), etc.
En variante, les zones d’admission d’air F1 et d’évacuation d’air F2 peuvent être ménagées chacune dans des panneaux latéraux parallèles respectifs du carénage 26. Plus précisément :
- la zone d’admission d’air F1 peut consister en des ouvertures traversantes ménagées dans des premiers panneaux latéraux parallèles du carénage 26 définissants un avant et un arrière du dispositif mobile relativement à sa direction de déplacement (cf. figure 3),
- la zone d’évacuation d’air F2 peut consister en des ouvertures traversantes ménagées dans des deuxièmes panneaux latéraux parallèles (perpendiculaires aux premiers panneaux latéraux) définissant des flancs du dispositif autonome relativement à sa direction de déplacement (cf. figure 2). 1.2.5. Moyens d’acquisition d’image
Les moyens d’acquisition d’images permettent au dispositif autonome d’acquérir des images de son environnement.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, les moyens d’acquisition d’images comprennent une pluralité de caméras monoculaires large angle. En particulier, le dispositif autonome comprend quatre caméras positionnées chacune sur une face latérale respective du châssis afin de recréer une vue à 360°.
Les images acquises par les caméras monoculaires sont ensuite traitées par l’unité de contrôle pour détecter les obstacles, la position du module d’accouplement, la position du véhicule, etc.
Bien entendu, le dispositif autonome peut également comprendre d’autres types de capteurs, tels que des capteurs de distance (laser, par ultrasons, radar, etc.) pour estimer la distance entre le dispositif autonome et un objet d’intérêt (obstacle, véhicule, module d’accouplement, etc.).
1.3. Système de couplage
Le système de couplage comprend :
- l’organe de raccordement 41 électrique adapté pour être déplacé en translation selon une direction sensiblement verticale,
- des moyens de guidage 42 pour guider le déplacement en translation de l’organe de raccordement,
- des moyens de déplacement 43 en translation de l’organe de raccordement,
- d’un (ou de plusieurs) capteur(s) de position pour détecter la position de l’organe de raccordement (et en particulier pour détecter si l’organe de raccordement est dans une position escamotée ou dans une position déployée, comme il sera décrit plus en détails dans la suite), - d’un (ou de plusieurs) capteur de présence pour détecter la présence et le positionnement du module d’accouplement.
1.3.1. Organe de raccordement
L’organe de raccordement 41 est configuré pour être déplacé entre une position escamotée et une position déployée, l’organe de raccordement 41 étant plus proche du sol dans la position déployée que dans la position escamotée.
Plus précisément :
- dans la position escamotée, l’organe de raccordement 41 s’étend (au moins partiellement) dans un logement ménagé dans le dispositif mobile de charge/recharge,
- dans la position déployée, l’organe de raccordement s’étend en saillie du logement, l’organe de raccordement 41 étant plus proche des moyens de déplacement 43 dans la position escamotée que dans la position déployée.
L’organe de raccordement 41 comprend :
- une embase support 411 sur laquelle est montée un connecteur électrique,
- une plaque de centrage 412 s’étendant parallèlement à l’embase support, la plaque de centrage étant plus éloignée des moyens de déplacement que l’embase support,
- au moins un élément de rappel 413 élastique entre l’embase support 411 et la plaque de centrage 412.
La plaque de centrage 412 est apte à se déplacer en translation relativement à l’embase support 411. L’élément de rappel élastique 413 permet de maintenir la plaque de centrage 412 à une distance « d » prédéfinie non nulle de l’embase support 411 lorsqu’aucune force extérieure n’est exercée sur l’embase support 411 et la plaque de centrage 412. Lorsqu’une force extérieure de compression (supérieure à une constante de raideur de l’élément de rappel élastique) est appliquée sur l’embase support 411 et la plaque de centrage 412, l’élément de rappel 413 se comprime et l’embase support 411 se déplace en translation vers la plaque de centrage 412 : la distance entre l’embase support 411 et la plaque de centrage 412 diminue. Lorsque l’application de la force extérieure de compression est interrompue ou devient inférieure à la constante de raideur de l’élément de rappel élastique 413, celui-ci se détend jusqu’à sa position de repos : l’embase support 411 se déplace en translation dans une direction opposée à la plaque de centrage 412 jusqu’à ce que l’embase support 411 et la plaque de centrage 412 soit espacées de la distance « d ».
1.3.2. Embase support
L’embase support 411 permet de supporter les différents composants de l’organe de raccordement 41. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 6, l’embase support 411 consiste en un profilé longitudinal à section en U. Bien entendu, l’embase support 411 peut présenter une autre forme (profilé à section en L, en H, ou encore à section carrée, circulaire ou rectangulaire, etc.) ou par exemple consister en une « plaque support » sensiblement plane.
L’embase support 411 comprend un connecteur électrique 4111 s’étendant en saillie de la face de l’embase support 411 en regard de la plaque de centrage 412. Ce connecteur électrique 4111 permet le raccordement électrique de l’organe de raccordement 41 au module d’accouplement pour le passage de l’énergie électrique nécessaire au chargement/rechargement des moyens de stockage du véhicule. Plus précisément, le connecteur électrique 4111 monté sur l’embase support 411 est configuré pour coopérer avec une prise électrique (de forme complémentaire) montée sur le module d’accouplement.
1.3.3. Plaque de centrage La plaque de centrage 412 permet d’assurer l’alignement entre le connecteur électrique 4111 de l’embase support 411 et la prise électrique du module d’accouplement.
La plaque de centrage 412 est par exemple réalisée en métal. Elle peut avoir différentes formes telles qu’une forme rectangulaire, carré, parallélépipédique, etc.
La plaque de centrage 412 comprend un orifice traversant permettant le passage du connecteur électrique 4111 lorsque l’embase support 411 et la plaque de centrage 412 sont à proximité l’une de l’autre.
La plaque de centrage 412 comprend en outre au moins un pion d’alignement 4121 s’étendant en saillie vers l’extérieur de sa face opposée à l’embase support 411. Ce(s) pion(s) d’alignement 4121 permet(tent) d’aligner l’organe de raccordement 41 avec le module d’accouplement (pour faciliter le raccordement du connecteur électrique à la prise électrique).
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5 et 6, la plaque de centrage 412 comprend deux pions d’alignement 4121 montés chacun à une extrémité respective de la plaque de centrage. Chaque pion 4121 est de forme tronconique. Plus précisément, chaque pion d’alignement consiste en un demi cône dont la grande base est fixée à la plaque de centrage 412. Ces pions d’alignement 4121 sont destinés à coopérer chacun avec un trou borgne respectif de forme complémentaire ménagé dans le module d’accouplement.
1.3.4. Elément de rappel élastique
L’élément de rappel élastique 413 est fixé :
- d’une part à l’embase support 411 , et
- d’autre part à la plaque de centrage 412. L’élément de rappel élastique 413 peut être de tout type connu de l’homme du métier (boudin pneumatique, ressort/amortisseur, etc.).
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, le dispositif mobile de charge/recharge comprend quatre éléments de rappel consistant chacun en un ressort hélicoïdal 4131 associé à une tige guide 4132 fixée à la plaque de centrage 412 et s’étendant perpendiculairement à la plaque de centrage 412 en direction de l’embase support 41 1. Chaque ressort hélicoïdal 4131 est fixé à la plaque de centrage 412 par l’une de ses extrémités, et à l’embase support 411 par son autre extrémité.
L’embase support 411 comprend quatre lumières traversantes pour le passage des tiges guides 4132. Chaque tige guide 4132 est apte à coulisser dans sa lumière traversante associée lorsque la distance entre l’embase support 411 et la plaque de centrage 412 varie.
Chaque tige guide 4132 comprend une butée (non représentée) à son extrémité libre. Cette butée est positionnée en regard de la face de l’embase support 411 opposée à la plaque de centrage 412. La butée est destinée à venir en contact avec l’embase support 411 lorsque l’organe de raccordement 41 est dans la position escamotée. Cette butée permet de maintenir la tige guide 4132 dans sa lumière traversante associée.
De préférence, chaque ressort hélicoïdal 4131 et sa tige guide associée 4132 sont positionnés au niveau d’un coin respectif de l’embase support 411 et de la plaque de centrage 412. Ceci permet de limiter les risques de pivotement des plaques support et de centrage 411 , 412 l’une par rapport à l’autre.
1.3.5. Moyens de guidage
Les moyens de guidage 42 en translation peuvent consister en une (ou plusieurs) coulisse(s), une (ou plusieurs) glissière(s) ou tout autre moyen connu de l’homme du métier. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, les moyens de guidage 42 consistent en deux barres filetées fixées aux moyens de déplacement 43 qui seront décrits plus en détail dans la suite. Les inventeurs ont en effet découvert que cette solution permettait de limiter les contraintes appliquées sur l’organe de raccordement, ce qui facilite son déplacement.
Chaque barre comprend un filetage adapté pour coopérer avec une ouverture taraudée respective ménagée dans l’embase support. La mise en rotation des barres filetées par les moyens de déplacement 43 induit le déplacement en translation de l’organe de raccordement 41 .
1.3.6. Moyens de déplacement
Les moyens de déplacement 43 permettent de déplacer l’organe de raccordement 41 entre les positions escamotée et déployée.
Ces moyens de déplacement 43 peuvent comprendre :
- un (ou plusieurs) vérin(s) hydraulique(s), électrique(s), pneumatique(s), etc.
- un (ou plusieurs) moteur(s) à courant continu,
- un (ou plusieurs) moteur(s) pas-à-pas,
- ou tout autre moyen de déplacement connu de l’homme du métier.
En comparaison à l’utilisation d’un (ou plusieurs) vérin(s), l’utilisation d’un (ou plusieurs) moteur(s) pas-à-pas permet de limiter l’encombrement des moyens de déplacement, et donc du dispositif mobile de charge/recharge.
En comparaison à l’utilisation d’un (ou plusieurs) moteur(s) à courant continu, l’utilisation d’un (ou plusieurs) moteur(s) pas-à-pas permet d’améliorer la précision dans le déplacement de l’organe de raccordement. En effet, le dispositif mobile de charge/recharge étant destiné à être utilisé dans un environnement salissant tel qu’une aire de stationnement, il est possible que des impuretés viennent se loger sur les moyens de guidage. Dans ce cas, la durée de déplacement de l’organe de raccordement entre les positions escamotée et déployée peut varier. Avec un moteur à courant continu, cette variation dans la durée de déplacement peut induire une réduction de la course de l’organe de raccordement (puisque la consigne de commande d’un moteur à courant continu est sa durée d’activation). Avec un moteur pas-à-pas, la consigne de commande consistant en un nombre de tours, il est possible de maîtriser avec une plus grande précision la course de l’organe de raccordement entre les positions escamotée et déployée.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5 et 6, les moyens de déplacement 43 consistent en deux moteurs pas-à-pas positionnés au droit de l’organe de raccordement. Plus précisément, les deux moteurs pas-à-pas s’étendent en regard de la face de l’embase support opposée à la plaque de centrage. Ces moteurs pas à pas sont positionnés chacun au niveau de l’une des extrémités respectives de l’embase support pour limiter les risques de pivotement de l’organe de raccordement lors du déplacement de celui-ci en translation.
2. Principe de fonctionnement
On va maintenant décrire plus en détail le principe de fonctionnement du dispositif autonome, en référence au raccordement électrique du dispositif autonome avec le module d’accouplement.
On suppose ici que :
- le module d’accouplement a été préalablement branché par l’utilisateur aux moyens de stockage d’énergie électrique de son véhicule grâce au câble électriquement conducteur, que
- le module a été positionné au sol, et que
- l’utilisateur a commandé la recharge des moyens de stockage de son véhicule auprès d’un service de gestion du dispositif autonome. Dans une première étape, le dispositif autonome détecte grâce aux moyens d’acquisition d’images, le module d’accouplement associé au véhicule pour lequel l’utilisateur souhaite charger/recharger les moyens de stockage d’énergie. Cette détection peut être basée sur la couleur, la forme ou toute autre solution technique connue de l’homme du métier pour la détection d’un objet d’intérêt.
L’unité de contrôle 23 estime la distance séparant le dispositif autonome du module d’accouplement et pilote le socle mobile pour déplacer le dispositif autonome à une première vitesse. Lorsque la distance entre le dispositif autonome et le module d’accouplement devient inférieure à une valeur de consigne - par exemple 3 mètres - l’unité de contrôle pilote le socle mobile pour réduire la vitesse de déplacement du dispositif autonome à une deuxième vitesse inférieure à la première vitesse.
L’unité de contrôle 23 pilote le socle mobile pour centrer le module d’accouplement relativement à la niche de réception, et avance vers le module d’accouplement de sorte que celui-ci pénètre dans la niche de réception.
Lorsque le système de couplage s’étend au droit du module d’accouplement (et en particulier l’organe de raccordement est au-dessus du module d’accouplement), l’unité de contrôle commande l’immobilisation du dispositif autonome.
L’unité de contrôle 23 commande ensuite le déplacement de l’organe de raccordement 41 de la position escamotée vers la position déployée. Les moyens de déplacement 43 sont activés et l’organe d’accouplement 41 (embase support, plaque de centrage, élément de rappel élastique, etc.) se déplace verticalement en direction du module d’accouplement. Le (ou les) pion(s) d’alignement pénètre(nt)n dans le(s) trou(s) borgne(s) ménagé(s) dans le module d’accouplement. Les formes tronconiques complémentaires :
- du (ou des) pion(s) d’alignement et
- du (ou des) trou(s) borgne(s) permettent (par frottement lors de l’introduction du/des pions dans le/les trous borgnes) d’ajuster la position du module d’accouplement relativement à l’organe de raccordement.
Lorsque le(s) pion(s) d’alignement a (ont) totalement pénétré(s) dans le(s) trou(s) borgne(s), la plaque de centrage 412 vient en appui contre la face supérieure du module d’accouplement. L’organe de raccordement 41 continuant sa course vers la position déployée, l’élément (ou les éléments) de rappel élastique 413 se comprime(nt) et la distance entre la plaque de centrage 412 et l’embase support 411 diminue. La tige guide 4132 de chaque élément de rappel 413 coulisse dans la lumière traversante de l’embase support 411 qui lui est associée.
La distance entre l’embase support 411 et la plaque de centrage 412 continue à se réduire jusqu’à ce que le connecteur électrique 4111 pénètre dans l’orifice traversant ménagé dans la plaque de centrage 412 et vienne s’enficher dans la prise électrique (de forme complémentaire) montée sur le module d’accouplement.
Lorsque le connecteur électrique est enfiché dans la prise électrique du module d’accouplement, l’unité de contrôle 23 désactive les moyens de déplacement 43 et la charge/recharge des moyens de stockage du véhicule peut débuter.
Une fois les moyens de stockage du véhicule chargés/rechargés, l’unité de contrôle 23 commande le déplacement de l’organe de raccordement 41 de la position déployée vers la position escamotée. Pour ce faire, l’unité de contrôle 23 active les moyens de déplacement 43 du système de couplage.
L’embase support 411 se déplace verticalement vers le châssis 2 du dispositif autonome. La force de compression de l’élément (ou des éléments) de rappel 413 tend à maintenir le module d’accouplement plaqué contre le sol. Ceci facilite le dégagement du connecteur électrique qui se détache de la prise électrique du module d’accouplement. Une fois l’élément (ou les éléments) de rappel 413 revenu(s) à sa (leur) position de repos, l’organe de raccordement 41 (i.e. embase support, la plaque de centrage, élément de rappel élastique) se déplace verticalement vers le haut (i.e. vers le châssis) jusqu’à la position escamotée.
Le dispositif autonome peut alors se déplacer pour charger/recharger les moyens de stockage d’énergie d’un autre véhicule. 3. Conclusions
Le dispositif autonome décrit précédemment permet de charger/recharger les moyens de stockage d’énergie d’un véhicule en toute sécurité. Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l’invention décrite précédemment sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif autonome de chargement/rechargement de moyens de stockage d’énergie électrique d’un véhicule, le dispositif autonome s’étendant verticalement selon une direction verticale A-A’ et comprenant :
- un socle mobile (1) incluant des roues (11) pour le déplacement du dispositif autonome sur le sol,
- un châssis (2) monté sur le socle mobile (1), le châssis (2) étant adapté pour accueillir des batteries (21),
- un carénage (26) autour du châssis (2), le carénage comprenant une niche de réception d’un module d’accouplement électriquement raccordé aux moyens de stockage d’énergie électrique du véhicule,
- un système de couplage logé dans la niche de réception, le système de couplage étant adapté pour coopérer avec le module d’accouplement, caractérisé en ce que le système de couplage comprend :
- un organe de raccordement (41) pour raccorder électriquement le dispositif autonome au module d’accouplement, et
- des moyens de déplacement (43) pour déplacer l’organe de raccordement (41) en translation selon la direction A-A’ entre une position escamotée et une position déployée, l’organe de raccordement (41) étant plus proche du sol dans la position déployée que dans la position escamotée.
2. Dispositif autonome selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de déplacement (43) comprennent au moins un moteur pas à pas.
3. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’organe de raccordement (41) comprend :
- au moins une embase support (411) ayant un connecteur électrique (4111) destiné à être connecté électriquement à une prise électrique complémentaire ménagée dans le module d’accouplement,
- au moins une plaque de centrage (412) s’étendant parallèlement à l’embase support (411 ), la plaque de centrage (412) étant positionnée sous l’embase support (411 ) de sorte que la plaque de centrage (412) est plus éloignée du châssis (2) que l’embase support (411),
- au moins un élément de rappel élastique (413) entre l’embase support (411) et la plaque de centrage (412), de sorte que la plaque de centrage (412) est montée mobile en translation relativement à l’embase support (411).
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l’organe de raccordement (41) comprend en outre :
- au moins un capteur de position pour détecter si l’organe de raccordement est dans la position escamotée ou dans la position déployée,
- au moins un capteur de présence pour détecter la présence et le positionnement du module d’accouplement.
5. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel chaque élément de rappel élastique (413) comprend :
- un ressort hélicoïdal (4131), l’une des extrémités du ressort hélicoïdal étant fixée à l’embase support, et l’autre des extrémités du ressort hélicoïdal étant fixés à la plaque de centrage, et
- une tige guide (4132) s’étendant à l’intérieur du ressort hélicoïdal, la tige guide étant fixée à la plaque de centrage de sorte à s’étendre perpendiculairement à celle-ci, l’embase support comportant une lumière traversante pour le passage de la tige guide, l’extrémité libre de la tige guide comprenant une butée s’étendant en regard d’une face de l’embase support opposée à la plaque de centrage.
6. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la plaque de centrage comprend au moins un pion d’alignement (4121 ) s’étendant en saillie vers l’extérieur d’une face de la plaque de centrage opposée à l’embase support, ledit pion étant destiné à coopérer avec un trou borgne de forme complémentaire ménagé dans le module d’accouplement.
7. Dispositif autonome selon la revendication 6, dans lequel chaque pion est de forme tronconique partielle ou totale.
8. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le système de couplage comprend en outre des moyens de guidage (42) pour guider le déplacement en translation de l’organe de raccordement, lesdits moyens de guidage comportant une paire de barres filetées parallèles, chaque barre filetée étant adaptée pour coopérer avec une ouverture taraudée respective ménagée dans l’embase support, de sorte que la mise en rotation des barres filetées induit le déplacement en translation de l’organe de raccordement.
9. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lequel comprend en outre un circuit de refroidissement, ledit circuit de refroidissement incluant :
- une zone d’admission d’air (F1) positionnée dans une région inférieure du châssis proche du socle mobile,
- une zone d’évacuation d’air (F2) positionnée dans une région supérieure du châssis plus éloignée du socle mobile que la région inférieure du châssis.
10. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lequel comprend en outre un circuit de refroidissement, ledit circuit de refroidissement incluant :
- une zone d’admission d’air comprenant des ouvertures traversantes ménagées dans des premiers panneaux du carénage (26),
- une zone d’évacuation d’air comprenant des ouvertures traversantes ménagées dans des deuxièmes panneaux du carénage (26) différents des premiers panneaux.
11. Dispositif autonome selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, lequel comprend en outre des moyens d’acquisition d’images pour la détection d’objet d’intérêt dans l’environnement du dispositif autonome, lesdits moyens d’acquisition d’images incluant des caméras monoculaires positionnées chacune au niveau d’une face latérale respective du carénage.
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