FR3010253A1

FR3010253A1 - Dispositif de recharge par induction d'une batterie d'un vehicule electrique, et systeme de recharge par induction comportant un tel dispositif

Info

Publication number: FR3010253A1
Application number: FR1358458A
Authority: FR
Inventors: David Gualino; Dimitrios Ladas; Yann Herriot; Charles Blondel; Guillaume Reiner
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-06
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: FR3010253B1

Abstract

Ce dispositif (14) permet de recharger par induction une batterie (12) d'un véhicule électrique (16). Le dispositif de recharge (14) comprend une bobine primaire (18) et un boîtier de protection (20) à l'intérieur duquel la bobine primaire (18) est agencée, la bobine primaire (18) étant propre à générer un champ magnétique. Le véhicule électrique (16) comporte la batterie (12), une bobine secondaire (30) reliée électriquement à la batterie (12) et un capot (32) de protection de la bobine secondaire (30), fixé au véhicule électrique (16), la batterie (12) étant apte à être rechargée par le courant induit via le champ magnétique dans la bobine secondaire (30). Le dispositif de recharge (14) comprend en outre au moins une barrière (26, 27), de préférence passive, solidaire d'un élément parmi le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32), la ou chaque barrière (26, 27) s'étendant depuis ledit élément vers l'autre élément parmi le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).

Description

Dispositif de recharge par induction d'une batterie d'un véhicule électrique, et système de recharge par induction comportant un tel dispositif La présente invention concerne un dispositif de recharge par induction d'une batterie d'un véhicule électrique, le dispositif de recharge comprenant une bobine primaire et un boîtier de protection à l'intérieur duquel la bobine primaire est agencée, la bobine primaire présentant un axe de révolution et étant propre à générer un champ magnétique. Le véhicule électrique comprend la batterie destinée à être rechargée par un tel dispositif de recharge, une bobine secondaire reliée électriquement à la batterie, et un capot de protection de la bobine secondaire, fixé au véhicule électrique. La batterie est apte à être rechargée par le courant induit via le champ magnétique dans la bobine secondaire. L'invention concerne également un système de recharge par induction d'une batterie d'un véhicule électrique, le système comprenant le véhicule électrique et un tel dispositif de recharge. Les véhicules électriques rechargeables, dont les véhicules hybrides, connaissent actuellement un essor de plus en plus soutenu, et la recharge des batteries de ces véhicules électriques revêt donc un aspect important. La plupart des systèmes de recharge de ces véhicules électriques utilisent un câble électrique muni d'une prise électrique que l'on doit connecter manuellement au véhicule électrique. On connaît également des dispositifs de recharge par induction des batteries de véhicules électriques. Ces dispositifs comprennent une bobine primaire propre à générer un champ magnétique, et les véhicules électriques concernés comprennent une bobine secondaire reliée électriquement à la batterie. Le champ magnétique créé par la bobine primaire génère un courant induit dans la bobine secondaire, et la batterie est rechargée par ce courant induit. Toutefois, ces dispositifs de recharge par induction peuvent représenter un danger pour des personnes lorsque la batterie du véhicule électrique est rechargée. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de recharge par induction permettant de réduire les risques pour les personnes se trouvant à proximité du véhicule électrique lors de la recharge de la batterie. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de recharge par induction du type précité, comprenant en outre au moins une barrière, de préférence passive, solidaire d'un élément parmi le boîtier de protection et le capot de protection, la ou chaque barrière s'étendant depuis ledit élément vers l'autre élément parmi le boîtier de protection et le capot de protection lors de la recharge par induction de la batterie. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de recharge comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - au moins une barrière parmi la ou les barrières s'étend sur sensiblement toute la distance entre le boîtier de protection et le capot de protection lors de la recharge par induction de la batterie ; - au moins une barrière parmi la ou les barrières comporte un matériau ferromagnétique, tel que la ferrite ; - la ou chaque barrière comporte un ensemble de brins, de préférence souples, s'étendant sur au moins une partie de la distance entre le boîtier de protection et le capot de protection lors de la recharge par induction de la batterie ; - le système comprend deux barrières, une première barrière étant solidaire du boîtier de protection et s'étendant depuis le boîtier de protection vers le capot de protection, et une deuxième barrière étant solidaire du capot de protection et s'étendant depuis le capot de protection vers le boîtier de protection lors de la recharge par induction de la batterie ; - la première barrière est propre à coopérer avec la deuxième barrière, et les deux barrières forment ensemble une barrière s'étendant sur sensiblement toute la distance entre le boîtier de protection et le capot de protection lors de la recharge par induction de la batterie ; - la première barrière est en forme d'un tapis brosse fixé sur une face du boîtier de protection destinée à être disposée en regard du capot de protection lors de la recharge par induction de la batterie ; - la bobine primaire présente un premier axe de révolution, et la première barrière, suivant le premier axe de révolution, une hauteur de valeur comprise entre 2 cm et 5 cm, de préférence sensiblement égale à 3 cm ; - la bobine secondaire présente un deuxième axe de révolution, et l'ensemble de brins de la deuxième barrière comporte des brins périphériques disposés en dehors de l'encombrement, suivant le deuxième axe de révolution, de la bobine secondaire, des brins parmi les brins périphériques étant de préférence réalisés en un matériau ferromagnétique, tel que la ferrite ; - la bobine secondaire présente un deuxième axe de révolution, et la deuxième barrière, suivant le deuxième axe de révolution, une hauteur de valeur comprise entre 5 cm et 15 cm, de préférence sensiblement égale à 8 cm. L'invention concerne également un système de recharge par induction d'une batterie d'un véhicule électrique, le système comprenant le véhicule électrique et un dispositif de recharge par induction de la batterie, dans lequel le dispositif de recharge est tel que défini ci-dessus. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure unique est une représentation schématique d'un système de recharge par induction selon l'invention. Sur la figure unique, un système 10 de recharge par induction d'une batterie 12 de véhicule électrique comprend un dispositif 14 de recharge par induction de la batterie et un véhicule électrique 16, le véhicule électrique 16 comportant ladite batterie 12.

La batterie 12 est connue en soi. La batterie 12 est, par exemple, une batterie au lithium, de préférence une batterie lithium-ion. En variante, la batterie 12 est une batterie nickel-chlorure de sodium, de type ZEBRA (de l'anglais Zero Emission Battery Research Activities). Le dispositif de recharge 14 comprend une bobine primaire 18, la bobine primaire 18 présentant un premier axe de révolution A1, et un boîtier de protection 20 à l'intérieur duquel la bobine primaire 18 est agencée. Le dispositif de recharge 14 comprend un premier support 22 de maintien de la bobine primaire 18 et un premier blindage 24 disposé entre le premier support 22 et la bobine primaire 18. Le dispositif de recharge 14 comprend en outre une première barrière 26 solidaire du boîtier de protection 20 et s'étendant depuis ledit boîtier 20 vers le véhicule électrique 16 lors de la recharge par induction de la batterie 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, le dispositif de recharge 14 comprend en outre une deuxième barrière 27 solidaire du véhicule électrique 16 et s'étendant depuis ledit véhicule 16 vers le boîtier de protection 20 lors de la recharge par induction de la batterie 12.

Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, le dispositif de recharge 14 est agencé dans la chaussée, et le véhicule électrique 16 est destiné à rouler sur le boîtier de protection 20. En variante non représentée, le dispositif de recharge 14 est agencé dans une borne, fixée par exemple sur un trottoir en voirie, et le véhicule électrique 16 est alors destiné à se garer à proximité de ladite borne, c'est-à-dire à proximité du dispositif de recharge 14. Le véhicule électrique 16 comprend une caisse 28, la batterie 12 destinée être rechargée par le dispositif de recharge 16 et une bobine secondaire 30 reliée électriquement à la batterie 12, la bobine secondaire 30 présentant un deuxième axe de révolution A2. Le véhicule électrique 16 comprend également un capot de protection 32 formant avec la caisse 28 un volume, de préférence un volume fermé, à l'intérieur duquel la bobine secondaire 30 est agencée. Ledit volume est, par exemple, disposé entre des roues 33 du véhicule électrique. Le véhicule électrique 16 comprend également un deuxième support 34 de maintien de la bobine secondaire 30 et un deuxième blindage 36 disposé entre le deuxième support 34 et la bobine secondaire 30. Le véhicule électrique 16 comprend en outre une deuxième barrière 27 solidaire du capot de protection 32 et s'étendant, suivant le deuxième axe de révolution A2, depuis le capot de protection 32 vers le dispositif de recharge 14, en particulier vers la bobine primaire 18, lors de la recharge par induction de la batterie 12. La bobine primaire 18 comporte une ou plusieurs spires, non représentées, de révolution autour du premier axe A1. La ou les spires sont, par exemple, chacune globalement en forme d'un tore de révolution autour du premier axe A1. La bobine primaire 18 est propre, lorsqu'elle est alimentée par une source d'alimentation, non représentée, à générer un champ magnétique. Le champ magnétique est principalement orienté suivant le premier axe de révolution A1. Le boîtier de protection 20 est propre à protéger la bobine primaire 18, et également le premier support 22 et le premier blindage 24. Le boîtier de protection 20 est réalisé en un matériau non ferromagnétique, par exemple en matière plastique ou en résine, afin de laisser passer le champ magnétique généré par la bobine primaire 18 en direction du véhicule électrique 16. Le premier blindage 24 est réalisé en un matériau ferromagnétique, de préférence en ferrite. Le premier blindage 24 est agencé de telle sorte que la bobine primaire 18 est disposée entre le véhicule électrique 16 et le premier blindage 24 lors de la recharge de la batterie 12. Le premier blindage 24 permet alors de concentrer davantage le champ magnétique en direction du véhicule électrique lors de la recharge de la batterie 12. La première barrière 26 est solidaire du boîtier de protection 20 et s'étend en direction du capot de protection 32 lors de la recharge de la batterie 12.

La première barrière 26 est de préférence une barrière passive. Par barrière passive, on entend une barrière ne comportant pas d'élément électronique. La première barrière 26 est, par exemple, une barrière mécanique. La première barrière 26 comporte, par exemple, un ensemble de premiers brins 40 s'étendant sur au moins une partie de la distance entre le boîtier 20 et la bobine secondaire 30 suivant le premier axe de révolution A1. Les premiers brins 40 s'étendent donc sur au moins une partie de la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32. Les premiers brins 40 sont de préférence souples, ce qui permet à la première barrière 26 de présenter, suivant le premier axe de révolution A1, une première hauteur H1 de valeur variable. La première barrière 26 s'étend de préférence à l'intérieur de l'encombrement, suivant le premier axe de révolution A1, de la bobine primaire 18 et/ou à la périphérie dudit encombrement de la bobine primaire 18. La première barrière 26 est de préférence disposée le long de toute la périphérie dudit encombrement suivant un plan perpendiculaire au premier axe de révolution A1. La première barrière 26 est, par exemple, en forme d'un tapis brosse fixé sur une face 42 du boîtier de protection 20 destinée à être disposée en regard de la bobine secondaire 30 lors de la recharge par induction de la batterie 12. La première barrière 26 est, par exemple, un gazon synthétique, sur laquelle des piétons peuvent marcher lorsqu'aucun véhicule électrique n'est présent. La première hauteur H1 est, lorsque les premiers brins 40 ne sont pas courbés, de valeur comprise entre 2 cm et 5 cm, de préférence sensiblement égale à 3 cm. Lorsque les premiers brins 40 sont courbés au maximum, la première hauteur H1 est inférieure à 1 cm.

La deuxième barrière 27 est solidaire du capot de protection 32 et s'étend en direction du boîtier de protection 20 lors de la recharge de la batterie 12. La deuxième barrière 27 est de préférence une barrière passive. La deuxième barrière 27 est, par exemple, une barrière mécanique. La deuxième barrière 27 comporte, par exemple, un ensemble de deuxièmes brins 44 s'étendant sur au moins une partie de la distance entre le capot de protection 32 et la bobine primaire 18 suivant le deuxième axe de révolution A2. Les deuxièmes brins 44 s'étendent donc sur au moins une partie de la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32. Les deuxièmes brins 44 sont de préférence souples, ce qui permet à la deuxième barrière 27 de présenter, suivant le deuxième axe de révolution A2, une deuxième hauteur H2 de valeur variable.

La deuxième barrière 27 s'étend de préférence à l'intérieur de l'encombrement, suivant le deuxième axe de révolution A2, de la bobine secondaire 30 et/ou à la périphérie dudit encombrement de la bobine secondaire 30. La deuxième barrière 27 est de préférence disposée le long de toute la périphérie dudit encombrement suivant un plan perpendiculaire au deuxième axe de révolution A2. La deuxième barrière 27 est, par exemple, en forme d'une brosse synthétique fixée sur une face 46 du capot de protection 32 destinée à être disposée en regard de la bobine primaire 18 lors de la recharge par induction de la batterie 12. La deuxième hauteur H2 est, lorsque les deuxièmes brins 44 ne sont pas courbés, de valeur comprise entre 5 cm et 15 cm, de préférence sensiblement égale à 8 cm. Lorsque les deuxièmes brins 44 sont courbés au maximum, la deuxième hauteur H2 est inférieure à 1 cm, voire sensiblement nulle. La bobine secondaire 30 comporte une ou plusieurs spires, non représentées, de révolution autour du deuxième axe A2. La ou les spires sont, par exemple, chacune globalement en forme d'un tore de révolution autour du deuxième axe A2. La bobine secondaire 30 est propre à être parcourue par un courant induit lorsqu'elle est soumise au champ magnétique généré par la bobine primaire 18, le courant induit servant ensuite à recharger la batterie 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, le deuxième axe A2 est sensiblement confondu avec le premier axe A1, cette configuration permettant d'obtenir une valeur optimale du courant induit. Le capot de protection 32 est réalisé en un matériau non ferromagnétique, par exemple en matière plastique ou en résine, afin de laisser passer le champ magnétique généré par la bobine primaire 18 lors de la recharge de la batterie. Le capot de protection 32 est, par exemple, fixé sous la caisse 28 du véhicule entre les roues 33. En variante non représentée, le capot de protection 32 est fixé à une paroi latérale du véhicule électrique 16. Le deuxième blindage 36 est réalisé en un matériau ferromagnétique, de préférence en ferrite. Le deuxième blindage 36 est agencé de telle sorte que la bobine secondaire 30 est disposée entre le deuxième blindage 36 et la bobine primaire 18 lors de la recharge de la batterie 12. Le deuxième blindage 36 permet alors de concentrer davantage le champ magnétique généré par la bobine primaire 18 en direction de la bobine secondaire 30 lors de la recharge de la batterie 12. Ainsi, la première barrière 26 et/ou la deuxième barrière 27 sont propres à limiter le risque d'introduction d'objets ou de personnes dans la zone où le champ magnétique généré par la bobine primaire 18 est le plus intense lors de la recharge de la batterie 12.

En complément, la deuxième barrière 27 est propre à s'accoupler de manière complémentaire avec la première barrière 26. En configuration accouplée des premières et deuxième barrières 26, 27, les première et deuxième barrières 26, 27 s'étendent de préférence sur toute la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32. Ceci limite alors davantage le risque d'introduction d'objets ou de personnes dans la zone où le champ magnétique généré par la bobine primaire 18 est le plus intense lors de la recharge de la batterie 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, les premiers brins 40 sont propres à venir s'entremêler avec les deuxièmes brins 44 lors de la recharge de la batterie 12.

Les deuxièmes brins 44 comportent des brins périphériques 44P disposés en dehors de l'encombrement, suivant le deuxième axe de révolution A2, de la bobine secondaire 30. Parmi les brins périphériques 44P, certains brins sont réalisés en un matériau ferromagnétique, de préférence en ferrite, afin de concentrer le champ magnétique entre les brins périphériques 44P et d'améliorer encore le couplage magnétique entre la bobine primaire 18 et la bobine secondaire 30. Des essais réalisés ont montré une augmentation du couplage magnétique de l'ordre de 50 % de par la présence de ces brins périphériques ferromagnétiques. En outre, lorsque la deuxième barrière 27 comporte les deuxièmes brins 44, ceux- ci permettent d'évacuer d'éventuels objets potentiellement présents sur le boîtier de protection 20, les deuxièmes brins 44 venant se frotter contre le boîtier de protection 20, voire contre les premiers brins 40 lorsqu'ils sont présents. Cette évacuation d'éventuels objets résiduels situés au-dessus de la bobine primaire 18 est particulièrement utile lorsque les objets résiduels sont métalliques, puisque ces objets métalliques risqueraient autrement de s'échauffer, voire de s'enflammer, sous l'action du champ magnétique généré par la bobine primaire 18 lors de la recharge de la batterie 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure unique, le dispositif de recharge 14 comprend deux barrières 26, 27, à savoir la première barrière 26 solidaire du boîtier 20 dans lequel est agencée la bobine primaire 18, et s'étendant vers la bobine secondaire 30, et la deuxième barrière 27 solidaire du capot de protection 32, renfermant la bobine secondaire 30, et s'étendant vers la bobine primaire 18 lors de la recharge de la batterie 12. La combinaison de ces deux barrières 26, 27 s'étend de préférence sur toute la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32 lors de la recharge de la batterie 12. Selon un deuxième mode de réalisation, non représenté, le dispositif de recharge 14 comprend une seule barrière, à savoir la première barrière 26 solidaire du boîtier 20 ou bien la deuxième barrière 27 solidaire du capot de protection 32. Cette barrière 26, 27 s'étend sur au moins une partie de la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32 lors de la recharge de la batterie 12. Selon cette deuxième mode de réalisation, la barrière 26, 27 s'étend de préférence sur toute la distance D entre le boîtier 20 et le capot de protection 32 lors de la recharge de la batterie 12. La barrière 26, 27 est de préférence disposée le long de toute la périphérie de l'encombrement, suivant l'axe de révolution A1, A2 correspondant, de la bobine 18, 30 correspondante. Les autres caractéristiques de la barrière 26, 27 sont identiques à celles de la barrière 26, 27 décrite précédemment pour le premier mode de réalisation.

On conçoit ainsi que la première barrière 26 et/ou la deuxième barrière 27 permettent de réduire les risques dus au champ magnétique généré par la bobine primaire 18 pour les personnes se trouvant à proximité du véhicule électrique 16 lors de la recharge de la batterie 12.15

Claims

REVENDICATIONS1.- Dispositif (14) de recharge par induction d'une batterie (12) d'un véhicule électrique (16), le dispositif de recharge (14) comprenant une bobine primaire (18) et un boîtier de protection (20) à l'intérieur duquel la bobine primaire (18) est agencée, la bobine primaire (18) étant propre à générer un champ magnétique, le véhicule électrique (16) comportant la batterie (12), une bobine secondaire (30) reliée électriquement à la batterie (12) et un capot (32) de protection de la bobine secondaire (30), fixé au véhicule électrique (16), la batterie (12) étant apte à être rechargée par le courant induit via le champ magnétique dans la bobine secondaire (30), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une barrière (26, 27), de préférence passive, solidaire d'un élément parmi le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32), la ou chaque barrière (26, 27) s'étendant depuis ledit élément vers l'autre élément parmi le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
2.- Dispositif (14) selon la revendication 1, dans lequel au moins une barrière parmi la ou les barrières (26, 27) s'étend sur sensiblement toute la distance (D) entre le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
3.- Dispositif (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une barrière parmi la ou les barrières (26, 27) comporte un matériau ferromagnétique, tel que la ferrite.
4.- Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque barrière (26, 27) comporte un ensemble de brins (40, 44), de préférence souples, s'étendant sur au moins une partie de la distance entre le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
5.- Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (10) comprend deux barrières (26, 27), une première barrière (26) étant solidaire du boîtier de protection (20) et s'étendant depuis le boîtier de protection (20) vers le capot de protection (32), et une deuxième barrière (27) étant solidaire du capot deprotection (32) et s'étendant depuis le capot de protection (32) vers le boîtier de protection (20) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
6.- Dispositif (14) selon la revendication 5, dans lequel la première barrière (26) est propre à coopérer avec la deuxième barrière (27), et les deux barrières (26, 27) forment ensemble une barrière s'étendant sur sensiblement toute la distance (D) entre le boîtier de protection (20) et le capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
7.- Dispositif (14) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la première barrière (26) est en forme d'un tapis brosse fixé sur une face (42) du boîtier de protection (20) destinée à être disposée en regard du capot de protection (32) lors de la recharge par induction de la batterie (12).
8.- Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la bobine primaire (18) présente un premier axe de révolution (A1), et la première barrière (26) a, suivant le premier axe de révolution (A1), une hauteur (H1) de valeur comprise entre 2 cm et 5 cm, de préférence sensiblement égale à 3 cm.
9.- Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 prise avec la revendication 4, dans lequel la bobine secondaire (30) présente un deuxième axe de révolution (A2), et l'ensemble de brins (44) de la deuxième barrière (27) comporte des brins périphériques (44P) disposés en dehors de l'encombrement, suivant le deuxième axe de révolution (A2), de la bobine secondaire (30), des brins parmi les brins périphériques (44P) étant de préférence réalisés en un matériau ferromagnétique, tel que la ferrite.
10.- Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel la bobine secondaire (30) présente un deuxième axe de révolution (A2), et la deuxième barrière (27) a, suivant le deuxième axe de révolution (A2), une hauteur (H2) de valeur comprise entre 5 cm et 15 cm, de préférence sensiblement égale à 8 cm.
11.- Système (10) de recharge par induction d'une batterie (12) d'un véhicule électrique (16), le système (10) comprenant le véhicule électrique (16) et un dispositif (14)de recharge par induction de la batterie (12), caractérisé en ce que le dispositif de recharge (14) est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.5