FR3017974A1 - Dispositif d'interconnexion et de gestion d'elements photovoltaiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif photovoltaïque comprenant au moins deux éléments photovoltaïques dont chacun est apte à recevoir la lumière pour créer à sa sortie un courant susceptible de charger un dispositif de stockage d'énergie et/ou d'alimenter en énergie électrique un composant du dispositif et/ou de transporter une information encodée dans la lumière, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de gestion auquel plusieurs ou tous les différents éléments photovoltaïques sont connectés, ledit organe de gestion étant configuré pour pouvoir piloter en temps réel le fonctionnement de chaque élément photovoltaïque en fonction d'une programmation initiale ou des cas d'usage du dispositif photovoltaïque.

Description

DISPOSITIF D'INTERCONNEXION ET DE GESTION D'ELEMENTS PHOTOVOLTAIQUES La présente invention se rapporte à un dispositif permettant d'interconnecter plusieurs éléments photovoltaïques, disposés notamment sur un système mobile soumis à des éclairages variables, et de gérer leur production électrique et leurs autres fonctions éventuelles. 10 ETAT DE LA TECHNIQUE On connaît d'une part des systèmes fixes de production d'énergie à base de panneaux photovoltaïques qui sont connectés à un système de stockage d'énergie électrique. Dans ces systèmes, les différents panneaux photovoltaïques ont tous une 15 même et unique fonction, à savoir la conversion d'énergie lumineuse en énergie électrique par effet photovoltaïque. La configuration de tous les panneaux, et l'énergie reçue par chacun d'eux, sont sensiblement identiques d'un panneau à l'autre, de sorte que la gestion de la production totale s'en trouve simplifiée. On connaît d'autre part une technologie photovoltaïque plus récente 20 permettant d'équiper des dispositifs fixes comme des panneaux d'affichage publicitaire, ou des dispositifs portables pourvus d'un écran d'affichage comme des téléphones mobiles, avec une surface photovoltaïque intégrée directement à l'écran. Une telle technologie est décrite dans les documents PCT/FR2012/104503 et PCT/FR2007/085721. 25 Selon ces technologies, des bandes photovoltaïques sont intégrées entre des bandes d'image ou des bandes du support, de façon à être quasi invisibles à l'oeil nu, laissant alors apparaître quasiment sans altération visuelle, l'image ou le support. De cette façon, ces éléments photovoltaïques permettent de générer un courant électrique utilisable par les dispositifs, quasiment sans changer l'aspect visuel des 30 dispositifs qui les intègrent.

Cependant, cette démarche n'est pas toujours suffisante, en particulier dans le cas des dispositifs portables pourvus d'un écran, tels que des téléphones mobiles ou des tablettes électroniques à écran tactile. En effet, dans ces dispositifs portables, une transparence élevée de l'écran est souvent requise, ce qui limite la surface 5 disponible pour intégrer des zones photovoltaïques aptes à produire du courant électrique. En outre, ces dispositifs mobiles sont soumis à de grandes variations d'usage, aussi bien en termes d'exposition à la lumière, par exemple entre un usage à l'extérieur sous la lumière du soleil, et un usage à l'intérieur sous un éclairage artificiel. De plus, la multiplication des applications logicielles chargées à bord des 10 téléphones mobiles entraine des besoins énergétiques toujours en augmentation, qui requièrent une capacité de recharge plus élevée. Il serait donc souhaitable de trouver un moyen de connecter des surfaces photovoltaïques supplémentaires à ces dispositifs mobiles connus, ce qui pose le problème de la gestion de l'énergie produite par chacune des surfaces 15 photovoltaïques dans le cadre du fonctionnement global du dispositif. En outre, alors que certaines surfaces photovoltaïques peuvent être dédiées uniquement à la production d'énergie électrique pour alimenter le dispositif, d'autres peuvent avoir une fonction de capteur ou de transducteur pour l'échange de données, voire une fonction double de production d'énergie électrique associée à 20 une autre fonction, comme par exemple la transmission d'informations par modulation d'amplitude lumineuse, de type LIFI. Mais bien d'autres fonctions peuvent être réalisées à l'aide d'une surface photovoltaïque. BUT DE L'INVENTION 25 L'invention a pour but principal de proposer un système pourvu de plusieurs éléments photovoltaïques, donc certains ont principalement une fonction de production d'énergie électrique, et dont d'autres ont au moins une autre fonction, éventuellement cumulée avec une fonction de production d'énergie électrique. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif photovoltaïque 30 capable de gérer la mise en service ou la mise hors service de chacun des éléments photovoltaïques et des fonctions associées.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif photovoltaïque modulable, capable de reconnaître et de gérer en temps réel les différents éléments photovoltaïques connectés au dispositif à un instant donné.

RESUME DE L'INVENTION Dans son principe de base, l'invention propose un dispositif qui met en connexion physique et/ou électrique et logique une multitude d'éléments photovoltaïques monofonctionnels (production d'énergie photovoltaïque) ou multifonctionnels qui font partie du dispositif ou qui peuvent lui être raccordés, ce dispositif étant agencé pour pouvoir mettre sélectivement en service ou hors service tel ou tel élément photovoltaïque monofonctionnel ou multifonctionnel, et de préférence en temps réel, en fonction des besoins applicatifs du dispositif, qui sont fonction de son environnement d'exploitation, ou d'instructions ou de commandes émises par son utilisateur. Par « dispositif », on entend ici tous types d'appareils, portables ou non, (ordinateur, téléphone, ...), tous types de véhicules de transport (automobile, bateau, avion), tous types de mobilier urbain (arrêt de bus, banc publique,..), tous types de serres agricoles et tous types de bâtiments (maison, immeuble,...).

On entend par « élément multifonctionnel et photovoltaïque » (EMFP) tout élément possédant au moins une fonction qui utilise une propriété mécanique, physique, électrique, optique, chimique ou biochimique pour laquelle ledit élément est utilisé, et comportant une surface photovoltaïque intégrée ou autrement associée audit élément multifonctionnel, et contribuant éventuellement aux besoins en électricité dudit élément ou du dispositif dans son ensemble. Les surfaces photovoltaïques sont en général des semi conducteurs dopés comme par exemple des cellules en silicium qui laissent apparaître une différence de potentiel entre leurs deux électrodes lorsqu'elles reçoivent un rayonnement lumineux. Les surfaces photovoltaïques incluses dans les EMFP sont utilisées pour détecter, mesurer, et transformer en informations codées et/ou en énergie électrique la lumière qu'elles reçoivent.

L'invention a pour objet un dispositif photovoltaïque comprenant au moins deux éléments photovoltaïques dont chacun est apte à recevoir la lumière pour créer à sa sortie un courant susceptible de charger un dispositif de stockage d'énergie 5 et/ou d'alimenter en énergie électrique un composant du dispositif et/ou de transporter une information encodée dans la lumière, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de gestion auquel plusieurs ou tous les différents éléments photovoltaïques sont connectés, ledit organe de gestion étant configuré pour pouvoir piloter en temps réel le fonctionnement de chaque élément photovoltaïque en 10 fonction d'une programmation initiale ou en fonction des cas d'usage du dispositif photovoltaïque. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins certains desdits éléments photovoltaïques sont aptes, en plus ou à la place de leur fonction de génération d'un courant électrique de charge ou d'alimentation, à fonctionner 15 comme des capteurs ou transducteurs photovoltaïques créant à leur sortie un signal électrique fonctionnel autre qu'un courant de charge ou d'alimentation. Grâce à cette structure et grâce à l'organe de gestion, le dispositif selon l'invention permet de prendre en compte plusieurs éléments photovoltaïques, chacun ayant des fonctions différentes ou multiples, ce qui permet soit d'augmenter la 20 production d'énergie d'origine photovoltaïque, soit d'augmenter les fonctionnalités du dispositif, qui de fait devient beaucoup plus intelligent et versatile qu'un dispositif photovoltaïque connu, limité par exemple à une fonctionnalité de production d'énergie et à une configuration d'éléments photovoltaïques figée. Selon un mode de réalisation avantageux, ledit organe de gestion est 25 configuré soit de façon statique, soit de façon dynamique. Dans ce dernier cas, la configuration de l'organe de gestion et par conséquent celle du dispositif est évolutive, notamment en fonction de paramètres introduits par une application ou par un système d'exploitation associé au dispositif. Dans une autre configuration, l'organe de gestion est configuré pour 30 permettre le pilotage de l'usage des différents éléments photovoltaïques en fonction de l'état de la configuration instantanée dudit dispositif photovoltaïque.

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif, il comporte au moins une entrée permettant la connexion ou la déconnexion d'un élément photovoltaïque optionnel, de façon à pouvoir reconnaître et gérer l'ajout ou le retrait dudit élément photovoltaïque optionnel. Ceci permet en cas de besoin par exemple d'un 5 supplément de production d'énergie photovoltaïque, de rajouter une surface d'éléments photovoltaïques pour capter plus de lumière et produire plus d'énergie. De préférence, le dispositif est configuré pour pouvoir reconnaître et gérer à la volée l'ajout ou le retrait d'un tel élément photovoltaïque optionnel, à chaud, en cours de fonctionnement. 10 Avantageusement, l'organe de gestion est configuré pour pouvoir recevoir un signal d'entrée représentatif soit d'une instruction de mode de fonctionnement émise par l'utilisateur du dispositif ou par un système auquel s'interface le dispositif, soit de paramètres liés à l'environnement de fonctionnement (par exemple la luminosité ambiante) dudit dispositif ou dudit système. 15 Le dispositif selon l'invention n'est pas limité par l'usage d'un type particulier de matériau photovoltaïque, et il peut tirer parti des diverses technologies existantes ou à venir afin d'augmenter ses performances. En particulier, les éléments photovoltaïques sont réalisés à l'aide de matériaux photovoltaïques de plusieurs types différents, de manière à optimiser le fonctionnement global du dispositif dans 20 une multitude de conditions de luminosité ambiante. Selon un mode de réalisation du dispositif particulièrement bien adapté au cas où on cherche à augmenter la puissance électrique produite à partir des éléments photovoltaïques, ledit organe de gestion est configuré pour maximiser, de façon prioritaire, le courant de charge des éléments de stockage d'électricité, grâce à 25 des mises en série ou à des mises en parallèle ou à des mises en mode MPPT (« Maximum Power Point Tracking »), globalement ou individuellement, desdits éléments photovoltaïques. Le dispositif selon l'invention n'est pas lié à une disposition particulière des éléments photovoltaïques, par apport à d'autres éléments du dispositif, toutes les 30 combinaisons étant possibles, en fonction des modes de fonctionnement recherchés. Ainsi, il peut être utile qu'au moins certains desdits éléments photovoltaïques soient placés devant ou derrière une image imprimée ou une image électronique, ce qui permet d'éclairer ou de retro éclairer une image avec une puissance suffisante. De façon similaire, il est possible qu'au moins certains desdits éléments photovoltaïques sont transparents ou semi transparents, ce qui permet de laisser 5 apparaître derrière eux une image, ou l'aspect visuel d'un support. La forme desdits éléments photovoltaïques n'est pas non plus critique, elle dépendra des applications visées. Il est possible que les éléments photovoltaïques soient composés d'une multitude de zones photovoltaïques élémentaires séparées par des zones de transparence, lesdites zones photovoltaïques élémentaires pouvant 10 prendre au choix la forme de bandes parallèles, de points, de polygones, ou des formes en nid d'abeilles. Avantageusement, par exemple dans le cas où le dispositif comporte un accessoire ou une coque photovoltaïque destinée à être placée devant une image, il peut être prévu qu'au moins un desdits éléments photovoltaïques comprend une 15 surface photovoltaïque qui est active sur ses deux faces, lesdites deux faces étant alors éventuellement composées de matériaux photovoltaïques différents de manière à ce que les performances énergétiques de l'une des faces soient meilleures pour la lumière solaire et que les performances énergétiques de l'autre face soient meilleures pour la lumière artificielle. Ceci permet d'optimiser le fonctionnement du 20 dispositif quel que soit son environnement d'utilisation. La nature de l'élément de stockage d'électricité est variable, il est par exemple constitué par une batterie chimique, électrostatique, en graphène, en couches minces, ou par un super condensateur. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les éléments 25 photovoltaïques peuvent avoir des fonctions multiples. Ainsi, il est possible qu'au moins certains desdits éléments photovoltaïques constituent des éléments multifonctionnels ayant d'une part la propriété de générer une énergie électrique et d'autre part présentent au moins une autre fonction qui utilise des propriétés de type mécanique, physique, optique, chimique, biochimique ou électrique, et chacun 30 desdits éléments multifonctionnels peut être alimenté en électricité soit directement par ladite surface photovoltaïque, soit par un générateur d'électricité externe. A titre d'exemples non limitatifs, les autres fonctions des éléments photovoltaïques comprennent une ou plusieurs des fonctions suivantes: production d'énergie électrique, protection mécanique, protection électromagnétique, réception d'une lumière porteuse d'une information codée (VLC, LiFi), affichage d'une image électronique (LCD, OLED) à éclairage avant ou arrière, à lumière naturelle ou artificielle, détection de présence, mesure d'intensité lumineuse (ALS), mesure de distance (PROXIMITY), détection de formes, détection de position d'un l'appareil, détection de champs magnétiques, baromètre, accéléromètre, détection d'une gamme de fréquences électromagnétiques y compris des couleurs spécifiques Infrarouges et Ultra-violets, mesure de températures, détection de gaz y compris le monoxyde de carbone (CO), le gaz carbonique (CO2), le chlore (Cl), mesure d'oxygénation (02) du sang, stockage d'énergie électrique, étanchéité de toiture, fenêtre, bardage, affichage décoratif ou d'informations. Idéalement, l'organe de gestion est configuré pour permettre, à l'intérieur 15 d'un desdits éléments multifonctionnels et photovoltaïques, de commander la mise à l'arrêt ou la mise en fonctionnement d'une ou de plusieurs desdites fonctions. Selon un mode de réalisation, l'organe de gestion comporte une logique préprogrammée (AGP) comprenant une option de priorité quant à la mise en position de fonctionnement ou d'arrêt des fonctions des éléments photovoltaïques, de façon à 20 optimiser l'usage des différentes fonctions des éléments photovoltaïques en fonction d'une commande de l'utilisateur ou en fonction de l'environnement de fonctionnement du dispositif. Il en résulte un fonctionnement particulièrement souple du dispositif. Dans une application préférentielle de l'invention, le dispositif se présente 25 sous la forme d'un dispositif électronique portable pourvu d'un écran d'affichage qui intègre un ou plusieurs desdits éléments photovoltaïques. Il peut s'agir notamment d'un téléphone portable ou d'une tablette électronique tactile. Le dispositif comporte alors un ou plusieurs éléments photovoltaïques sur la surface de l'écran d'affichage, et/ou sur une face arrière ou latérale du dispositif électronique portable, et/ou sur 30 une surface d'un dispositif accessoire susceptible d'être connecté au dispositif électronique.

Avantageusement, le dispositif portable peut être associé à un accessoire tel qu'une coque de protection du dispositif électronique portable, et elle est alors pourvue d'un ou de plusieurs éléments photovoltaïques couvrant tout ou partie de sa surface, sur une face ou sur ses deux faces. L'invention a également spécifiquement pour objet un téléphone portable ou une tablette électronique, comportant un dispositif photovoltaïque tel que décrit plus haut. Mais compte tenu de son applicabilité à d'autres domaines très variés, l'invention a encore pour objet l'utilisation d'un dispositif tel que décrit plus haut, 10 pour alimenter en énergie électrique un système fixe tel qu'un bâtiment, un panneau d'affichage, une enseigne électrique, un mobilier urbain, une serre agricole, ou encore un système mobile, notamment un véhicule de transport. D'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles qui sont des combinaisons des modes de réalisation décrits ci-dessus. Par exemple un élément 15 photovoltaïque multifonctionnel peut être composé d'une surface photovoltaïque qui est à la fois transparente et active sur ses deux faces. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 20 L'invention est maintenant décrite plus en détails à l'aide de la description des figures 1 à 3 indexées. La figure 1 illustre un exemple de réalisation de l'invention lorsque le dispositif est un téléphone portable. La figure 2 est un schéma fonctionnel correspondant aux principaux 25 éléments du dispositif de la figure 1. La figure 3 est un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention dans un cas plus général. La figure 1 illustre un exemple concret de dispositif selon l'invention. Il s'agit 30 d'un téléphone portable (2) composé d'un boitier qui comporte en face avant un écran photovoltaïque (EMFP1), par exemple un écran photovoltaïque dont le matériau est particulièrement bien adapté à la génération de courant à partir d'une lumière ambiante naturelle. Le dos (3) du boitier est recouvert d'une autre surface photovoltaïque (EMFP5), par exemple une surface photovoltaïque optimisée pour produire du courant électrique à partir d'une source de lumière artificielle en environnement intérieur, notamment en utilisant comme absorbeur un matériau de type CIGS, ou encore une surface photovoltaïque pleine comportant des texturations afin d'en améliorer l'aspect. En option, le téléphone portable est associé à une coque de protection (4), qui outre sa fonction mécanique de protection, est selon l'invention également pourvue d'une surface photovoltaïque (EMFP6). Il peut s'agir d'une surface photovoltaïque de tout type, soit opaque, soit semi-transparente, soit encore transparente, ce dernier cas permettant de voir l'écran du téléphone lorsque la coque de protection est en place sur le téléphone. La coque de protection (4) peut être reliée mécaniquement par tout moyen usuel connu, par exemple une charnière articulée entre un bord de la coque et un bord du boitier (2) du téléphone. En tout cas, la coque est pourvue d'une connectique électrique permettant sa connexion au système d'alimentation du téléphone et à la batterie de celui-ci, via un boitier de gestion qui sera décrit plus loin.

On constate qu'avec son écran photovoltaïque, son dos photovoltaïque, et/ou sa coque photovoltaïque, ce téléphone selon l'invention permet de multiplier la surface photovoltaïque disponible dans n'importe quel cas d'utilisation, et par conséquent de fournir davantage de courant à la batterie, ou encore directement à une application donnée s'exécutant dans le téléphone, en comparaison avec le cas connu ou seul l'écran est partiellement recouvert de cellules photovoltaïques. Par exemple, lorsque le téléphone est positionné sur une table, écran sur le dessus, et coque en position ouverte, le téléphone bénéficie d'un apport d'énergie d'origine photovoltaïque provenant à la fois de la coque et de l'écran. Lorsque le téléphone est en cours d'usage pour un appel, l'écran sur la face avant et le dos du téléphone reçoivent chacun une part de lumière ambiante, ce qui augmente le courant photovoltaïque par rapport à un téléphone dont seul l'écran est photovoltaïque. Mais l'invention prévoit d'aller encore plus loin, lorsque le téléphone est pourvu de certaines zones photovoltaïques possédant une autre fonction, en plus ou en complément de la fonction de génération d'un courant de charge pour la batterie ou pour une application, ce qui permet de multiplier les cas d'usage du téléphone pouvant bénéficier d'un apport d'énergie photovoltaïque. A titre d'exemple non limitatif, une partie de la surface photovoltaïque disponible sur l'écran, sur le dos de l'appareil et/ou sur sa coque de protection, peut être utilisée pour réaliser une cellule de communication VLC (« Visible Light Communication, notamment selon la norme LIFI. Une autre partie peut être utilisée pour réaliser une cellule de détection de présence, ou un détecteur de luminosité ambiante, ou toute autre fonction utile utilisant comme surface de capteur, un élément photovoltaïque.

Par exemple, l'usage d'un détecteur de proximité sur l'écran permettra de détecter le fait que l'utilisateur a approché le téléphone de son oreille, ce qui grâce à l'organe de gestion associé, permettra de désactiver l'affichage de l'écran pour économiser la batterie, puisque l'écran n'est de toute façon pas visible pendant la communication, téléphone à l'oreille.

De façon similaire, le réglage de la luminosité de l'écran pourra être automatisé à partir d'une détection de luminosité réalisée à l'aide d'un composant photovoltaïque disposé sur la surface de l'écran. Bien d'autres cas de figure peuvent être concrétisés, en fonction des capteurs et/ou transducteurs photovoltaïques qui sont aménagés sur l'une ou l'autre 25 des surfaces photovoltaïques du téléphone, en plus ou en complément de la fonction habituelle de génération d'un courant de charge pour la batterie. Afin de pouvoir piloter le fonctionnement des différents éléments photovoltaïques du téléphone ou de sa coque, un organe de gestion 20 est nécessaire, comme représenté en figure 2. 30 Dans cette figure, on a représenté de façon schématique un exemple d'architecture des éléments photovoltaïques disposés sur un téléphone mobile, et de l'électronique de gestion associée. Celle-ci comporte un organe d'interconnexion 29 qui est connecté aux sorties PV1, PV2, PV3, PVn de n éléments photovoltaïques, et qui les dirige soit vers un bloc 22 de gestion d'énergie ou vers un bloc de routage 25 pour pour la partie des signaux de sortie des éléments photovoltaïques qui 5 correspondent à des signaux autres qu'un courant de charge ou d'alimentation. Le bloc de gestion d'énergie 25 redirige le courant d'origine photovoltaïque soit vers un organe de stockage 23, par exemple une batterie ou un super condensateur, soit vers une alimentation interne 21 qui permet d'alimenter l'organe de gestion lui-même. Le bloc de routage 25 transmet les signaux autres qu'un courant de charge, 10 vers une interface système 24 où ils sont interprétés et utilisés. Par ailleurs, une machine d'état 30 analyse l'état de connexion des éléments photovoltaïques PV1 à PVn et en déduit la configuration instantanée du dispositif. Les informations de configuration 31 sont échangées avec une interface de contrôle système 26. Celle-ci reçoit aussi en entrée des commandes 27 en provenance de 15 l'utilisateur (via le processeur applicatif et le système d'exploitation du téléphone portable), afin que tel ou tel élément photovoltaïque soit mis en service ou hors service suite à une demande de l'utilisateur. D'autres commandes 28 sont transmises par le système d'exploitation du téléphone portable de façon transparente par rapport à l'utilisateur. 20 De préférence, l'organe de gestion comporte une liaison vers une borne de connexion située sur le téléphone, à laquelle il est possible de relier un élément photovoltaïque optionnel extérieur, de façon à pouvoir reconnaître à la volée, et gérer aisément l'ajout d'un élément photovoltaïque supplémentaire si les circonstances d'usage du téléphone le permettent. Il peut alors s'agir soit d'un 25 élément destiné à fournir un courant de charge ou d'alimentation, soit d'un élément destiné à servir de capteur, comme un capteur de luminosité, un détecteur de présence, ou autre. L'organe de gestion 20 est aisément réalisable par l'homme du métier soit sous forme d'une logique câblée, soit à l'aide d'un microprocesseur pourvu d'un 30 logiciel de fonctionnement approprié, qui ne sera pas décrit en détail ici.

On se réfère maintenant à la figure 3 pour décrire plus en détail un mode de réalisation plus général du dispositif selon l'invention, intégrant une plus grande variété d'éléments photovoltaïques que les éléments simplement voués à la production de courant électrique, ou ceux voués à une fonction de capteur photovoltaïque, y compris des éléments photovoltaïques ayant d'autres fonctions. On désignera ces éléments par l'expression « élément multifonctionnel et photovoltaïque, ou EMFP en abrégé. Un élément photovoltaïque multifonctionnel (EPMF) est composé d'une part d'une surface photovoltaïque dont la fonction est de produire une énergie électrique, sous forme d'une tension électrique et éventuellement sous forme d'un courant électrique, lorsque ladite surface est éclairée par un rayonnement lumineux, et d'autre part possède au moins une propriété de type mécanique, électronique, chimique, biochimique ou optique autre que celle de produire de l'énergie ou un signal électrique. Il existe déjà de nombreux exemples d'EMFP comme par exemple une vitre photovoltaïque à transparence contrôlée (la fonction de la vitre est alors de modifier la quantité de lumière solaire qui la traverse afin de réguler la température à l'intérieur d'un local), la transparence variable de la vitre est assurée en général par un film opacifiant contrôlé par un courant électrique. Ce courant électrique pouvant être produit en partie ou en totalité par une surface photovoltaïque transparente ou semi transparente posée à la surface de la vitre. Lorsque l'énergie électrique produite par la surface photovoltaïque est suffisante pour faire fonctionner ce dispositif alors ce dispositif devient autonome en énergie. Les deux fonctions de l'élément (EMFP) sont donc dans ce cas de produire de l'énergie grâce à la surface photovoltaïque et de modifier la transparence de la vitre. Un autre exemple d' EMFP est une surface photovoltaïque dont la propriété est à la fois de produire de l'énergie électrique et d'autre part de réceptionner une lumière visible porteuse d'une information codée (VLC pour « Visible Light 30 Communication » en terminologie anglo-saxonne). L'élément multifonctionnel photovoltaïque (EMFP) comprend dans cet exemple deux fonctions qui peuvent être dans des états de fonctionnement soit alternatifs soit simultanés. Un autre exemple d' EMFP, qui sera plus détaillé dans la suite du descriptif de l'invention, est celui d'un écran électronique photovoltaïque ayant pour fonction la production d'énergie électrique, l'affichage d'une image et la détection de positionnement d'un doigt à sa surface (« Touch Screen »). Dans cet exemple I' EMFP comprend donc trois fonctions. Un autre exemple d'EMFP est celui d'une surface photovoltaïque dont la fonction peut être alternativement ou simultanément de mesurer une intensité lumineuse et/ou une température. On sait en effet que la tension électrique aux bornes de la cellule est en rapport avec la température de ladite cellule et que l'intensité électrique générée par ladite cellule est en rapport avec l'intensité lumineuse reçue. D'autres exemples intéressants d'EMFP sont: une toiture de maison recouverte de panneaux solaires photovoltaïques ayant une fonction d'étanchéité et éventuellement antibruit, une alarme sonore comprenant une cellule photovoltaïque ayant une fonction de détection de présence, un analyseur de couleurs de fruits ayant la fonction de sélection entre des fruits mûrs et ceux qui ne le sont pas, un contrôleur de transparence de l'hémoglobine ayant une fonction de mesure de l'oxygénation du sang, etc... Certains objets ou appareils contiennent plusieurs éléments EMFP mais sont dépourvus d'interconnexions entre ces éléments susceptibles d'apporter de nouvelles fonctionnalités. En figure 3 on a représenté schématiquement par des flèches les liaisons électriques et logiques qui existent entre chacun des éléments d'un dispositif. Ce dispositif possède par exemple d'une part une multitude de fonctions (F1,...,F4) qui sont gérées par un organe de gestion (G) et possède d'autre part une multitude d'éléments multifonctionnels et photovoltaïques (EMFP1,...,EMFP7), une batterie (1) ou autre dispositif d'accumulation d'énergie électrique, un connecteur (C) pour interconnecter et gérer les EMFP, et un programme logique de surveillance et de contrôle (AGP) qui est intégré dans ledit connecteur (C). Les fonctions Fl, F2... F4 du dispositif ne sont pas décrites en détail ici car elles dépendent intrinsèquement du dispositif en question et peuvent être très variées. Les éléments multifonctionnels et photovoltaïques (EMFP1...EPF7) possèdent une surface photovoltaïque qui produit de l'énergie électrique lorsqu'elle est suffisamment éclairée. Cette énergie électrique sert éventuellement à alimenter en électricité l'élément multifonctionnel lui-même pour le rendre autonome en énergie et sert aussi, si l'énergie est suffisante, à charger une batterie (1) ou équivalent. Un exemple de programme logique de surveillance et de contrôle (AGP) peut être le suivant : dans le cas où l'élément multifonctionnel et photovoltaïque (EMFP) n'est pas en fonctionnement (OFF) et ne consomme pas ou peu d'énergie, alors la quasi totalité de l'énergie électrique sert à charger la batterie (1) si celle-ci n'est pas complètement chargée (H<100%). Le programme (AGP), par l'intermédiaire du connecteur (C) interconnectant tous les éléments, lit l'état énergétique (EN) dans lequel se trouve chaque EMFP, c'est-à-dire la quantité d'énergie électrique qui est disponible aux bornes de chaque EMFP, et lit aussi la quantité d'énergie électrique qui est utilisée par lesdits éléments multifonctionnels, afin de faire un choix programmé (AGP) de charge (C+) ou de non charge (C-) de la batterie (1). Ce choix est transmis à l'élément EMFP7 dont la fonction est la charge de la batterie (1). L'intérêt du connecteur (C) et de son programme (AGP) est qu'il peut choisir l'arrêt (OFF) ou la mise en fonctionnement (ON) d'un ou de plusieurs EMFP afin de privilégier la charge de la batterie (1). Un cas typique est celui de deux EMFP qui ont des fonctions identiques mais dont l'un est plus éclairé que l'autre de part sa position et son orientation par rapport à la source de lumière. Le programme (AGP) peut alors favoriser la mise en fonction (ON) de l'un et arrêter (OFF) l'autre afin de gagner globalement en énergie disponible. Ceci est particulièrement vrai par exemple avec des éléments EMFP de type VLC (Visible Light Communication) qui consomment de l'énergie électrique pour surveiller le signal lumineux reçu alors même que celui-ci n'est pas en communication codée. Dans le cas de l'arrêt (OFF) de la fonction de l'EMFP celui-ci peut donc continuer à produire une énergie électrique pour charger la batterie (1) alors qu'en cas de fonctionnement (ON) seule l'énergie électrique non utilisée par la fonction de l'EMFP est utilisée pour charger la batterie (1).

Un autre cas typique de gestion intelligente des EMFP est celui d'une batterie très faiblement chargée qui en mode « ON » ne peut alimenter toutes les fonctions du dispositif. Dans ce cas seuls les EMFP qui reçoivent suffisamment de lumière pour rester autonomes en énergie sont conservés en position ON alors que les autres sont mis en position OFF, cela suivant un ordre de priorité préprogrammé dans le programme (AGP). Selon un exemple concret d'un dispositif constitué par un véhicule de transport, ou un avion par exemple, dont les hublots sont des EMFP pourvues de fonctions de VLC (« Visible Light Communication »), les fonctions multiples sont constituées par la fonction d'opacification de la transparence du hublot, la fonction de mesure de l'intensité lumineuse solaire reçue, et la fonction photovoltaïque qui rend totalement autonome en énergie chaque hublot. Le programme (AGP) ne met les hublots en surveillance de réception d'une lumière codée que si l'avion est au sol et non en vol car l'émission d'une communication de ce type ne se fait qu'au abord d'un aéroport. L'économie d'énergie ainsi réalisée en vol sert à alimenter en énergie électrique les commandes optiques d'opacification de chaque hublot individuellement en fonction de l'intensité lumineuse du soleil reçue par chaque hublot. Ceci est en effet réalisable grâce au connecteur (C) et à la surveillance par le programme (AGP) de tous les hublots (EMFP). De plus lors d'une approche de l'aéroport l'avion reçoit des instructions par lumière codée (VLC) qui sont reçues par les hublots photovoltaïques. Le programme (AGP) de surveillance et de mise en interconnexion de tous les hublots (EMFP) permet de définir les hublots (EMFP) qui reçoivent de ceux qui ne reçoivent pas la lumière codée ce qui permet par exemple le pilotage adéquat de l'avion dans sa phase de parking. Par ailleurs les hublots (EMFP) ne reçoivent pas tous la même énergie solaire car cette énergie dépend de la position des hublots par rapport au soleil ce qui entraîne que le surplus d'énergie électrique produit par chaque hublot qui doit servir à la charge d'une batterie (1) doit être organisé en mode de connexions électriques de type en série ou de type en parallèle, ce qui est rendu possible par un multiplexage électrique organisé par le programme AGP et réalisé au niveau du connecteur (C) de tous les hublots (EMFP).

AVANTAGES DE L'INVENTION En définitive l'invention répond bien aux buts fixés en permettant de créer une interconnexion physique et logique entre des éléments photovoltaïques simples et/ou entre des éléments photovoltaïques multifonctionnels qui sont inclus dans un dispositif, afin améliorer l'efficacité de ces fonctions et/ou pour créer de nouvelles fonctionnalités pour le dispositif en question. Dans le cas d'un dispositif mobile tel qu'un téléphone portable ou une tablette électronique photovoltaïque, l'invention permet en particulier de diversifier et d'étendre la surface photovoltaïque disponible ou susceptible d'être raccordée, et d'optimiser la gestion de la production électrique ou de la production de signaux de capteurs, en fonction des différents scénarios d'usage du téléphone ou de la tablette.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1 - Dispositif photovoltaïque comprenant au moins deux éléments 5 photovoltaïques dont chacun est apte à recevoir la lumière pour créer à sa sortie un courant susceptible de charger un dispositif de stockage d'énergie et/ou d'alimenter en énergie électrique un composant du dispositif et/ou de transporter une information encodée dans la lumière, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de gestion auquel plusieurs ou tous les différents éléments photovoltaïques sont 10 connectés, ledit organe de gestion étant configuré pour pouvoir piloter en temps réel le fonctionnement de chaque élément photovoltaïque en fonction d'une programmation initiale ou des cas d'usage du dispositif photovoltaïque.
2. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins certains 15 desdits éléments photovoltaïques sont aptes, en plus ou à la place de leur fonction de génération d'un courant électrique de charge ou d'alimentation, à fonctionner comme des capteurs ou transducteurs photovoltaïques créant à leur sortie un signal électrique fonctionnel autre qu'un courant de charge ou d'alimentation. 20
3. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe de gestion est configuré soit de façon statique, soit de façon dynamique.
4. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit 25 organe de gestion est configuré pour permettre le pilotage de l'usage des différents éléments photovoltaïques en fonction de l'état de la configuration instantanée dudit dispositif photovoltaïque. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il 30 comporte au moins une entrée permettant la connexion ou la déconnexion d'unélément photovoltaïque optionnel, de façon à pouvoir reconnaître et gérer l'ajout ou le retrait dudit élément photovoltaïque optionnel. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est configuré 5 pour pouvoir reconnaître et gérer à la volée l'ajout ou le retrait dudit élément photovoltaïque optionnel en cours de fonctionnement. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de gestion est configuré pour pouvoir recevoir un 10 signal d'entrée représentatif soit d'une instruction de mode de fonctionnement émise par l'utilisateur du dispositif ou par un système auquel s'interface le dispositif, soit de paramètres liés à l'environnement de fonctionnement (luminosité ambiante) dudit dispositif ou dudit système. 15 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments photovoltaïques sont réalisés à l'aide de matériaux photovoltaïques de plusieurs types différents, de manière à optimiser le fonctionnement du dispositif dans une multitude de conditions de luminosité ambiante. 20 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de gestion est configuré pour maximiser la charge dudit élément de stockage d'électricité grâce à des mises en série ou à des mises en parallèle ou à des mises en mode MPPT (« Maximum Power Point Tracking »), globalement ou 25 individuellement, desdits éléments photovoltaïques. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins certaines desdits éléments photovoltaïques sont placés devant ou derrière une image imprimée ou une image électronique. 3011 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits éléments photovoltaïques sont transparents ou semi transparents. 12 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits éléments photovoltaïques est composé d'une multitude de zones photovoltaïques élémentaires séparées par des zones de transparence, lesdites zones photovoltaïques élémentaires pouvant prendre au choix la forme de bandes parallèles, de points, de polygones, ou des formes en nid d'abeilles. 13 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits éléments photovoltaïques comprend une surface photovoltaïque qui est active sur ses deux faces, lesdites deux faces étant éventuellement composées de matériaux photovoltaïques différents de manière à ce que les performances énergétiques de l'une des faces soient meilleures pour la lumière solaire et que les performances énergétiques de l'autre face soient meilleures pour la lumière artificielle. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que ledit élément de stockage d'électricité est constitué par une batterie chimique, électrostatique, en graphène, en couches minces, ou par un super condensateur. 15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'au moins certains desdits éléments photovoltaïques constituent des éléments multifonctionnels ayant d'une part la propriété de générer une énergie électrique et d'autre part présentent au moins une autre fonction qui utilise des propriétés de type mécanique, physique, optique, chimique, biochimique ou électrique, et en ce que chacun desdits éléments multifonctionnels peut être 30 alimenté en électricité soit directement par ladite surface photovoltaïque, soit par un générateur d'électricité externe.16 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce lesdites autres fonctions des éléments photovoltaïques comprennent une ou plusieurs des fonctions suivantes: production d'énergie électrique, protection mécanique, protection 5 électromagnétique, réception d'une lumière porteuse d'une information codée (VLC, LiFi), affichage d'une image électronique (LCD, OLED) à éclairage avant ou arrière, à lumière naturelle ou artificielle, détection de présence, mesure d'intensité lumineuse (ALS), mesure de distance (PROXIMITY), détection de formes, détection de position d'un l'appareil, détection de champs magnétiques, baromètre, accéléromètre, 10 détection d'une gamme de fréquences électromagnétiques y compris des couleurs spécifiques Infrarouges et Ultra-violets, mesure de températures, détection de gaz y compris le monoxyde de carbone (CO), le gaz carbonique (CO2), le chlore (Cl), mesure d'oxygénation (02) du sang, stockage d'énergie électrique, étanchéité de toiture, fenêtre, bardage, affichage décoratif ou d'informations. 15 17 - Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que ledit organe de gestion est configuré pour permettre, à l'intérieur d'un desdits éléments multifonctionnels et photovoltaïques, de commander la mise à l'arrêt ou la mise en fonctionnement d'une ou de plusieurs desdites fonctions. 20 18 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de gestion comporte une logique préprogrammée (AGP) comprenant une option de priorité quant à la mise en position de fonctionnement ou d'arrêt des fonctions des éléments photovoltaïques, de façon à optimiser l'usage des 25 différentes fonctions des éléments photovoltaïques en fonction d'une commande de l'utilisateur ou en fonction de l'environnement de fonctionnement du dispositif. 19 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un dispositif électronique portable 30 pourvu d'un écran d'affichage qui intègre un ou plusieurs desdits éléments photovoltaïques.20 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs desdits éléments photovoltaïques sur la surface de l'écran d'affichage, et/ou sur une face arrière ou latérale du dispositif électronique portable, et/ou sur une surface d'un dispositif accessoire susceptible d'être connecté au dispositif électronique. 21 - Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit dispositif accessoire est constitué par une coque de protection du dispositif électronique 10 portable, pourvue d'un ou de plusieurs éléments photovoltaïques couvrant tout ou partie de sa surface. 22 - Téléphone portable, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 1 à 21. 15 23 - Tablette électronique tactile, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 1 à 21. 24 - Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 21, pour alimenter en énergie électrique un système fixe tel qu'un bâtiment, un panneau d'affichage, une enseigne électrique, un mobilier urbain, une serre agricole, ou un système portable tel qu'un téléphone portable ou une tablette électronique, ou un véhicule de transport. 25