FR3034364B1 - Borne de rechargement avec mecanisme de verrouillage d'un connecteur mobile - Google Patents

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Abstract

L'invention propose une borne de rechargement électrique implantée de façon fixe dans un environnement non protégé. Un câble porte un connecteur mobile (32), muni d'un crochet (322) permettant de l'accrocher de façon verrouillable sur un crochet de réceptacle (332) porté par un réceptacle fixé sur la borne. L'un desdits crochets est déplaçable entre une position accrochée retenant le connecteur dans un logement et une position décrochée permettant l'extraction. Le verrouillage comprend un doigt de blocage (351), déplaçable entre au moins une position de blocage et une position escamotée pour interdire ou autoriser le décrochage du crochet mobile (322). Un électroaimant (36) déplace un verrou autorisant ou interdisant par butée l'escamotage du doigt de blocage (351). Le doigt de blocage (351) s'escamote sous l'appui du crochet (322). Une rainure (362) dans le verrou est déplacée en face du doigt (352) pour autoriser son pivotement. La position du doigt et du verrou sont détectées par des capteurs.

Description

« Borne de rechargement avec mécanisme de verrouillage d'un connecteur mobile » L'invention propose une borne de rechargement électrique implantée de façon fixe dans un environnement non protégé. Un câble porte un connecteur mobile, muni d'un crochet permettant de l'accrocher de façon verrouillable sur un crochet de réceptacle porté par un réceptacle fixé sur la borne. L'un au moins desdits crochets est mobile et déplaçable entre une position accrochée retenant le connecteur dans un logement de protection et une position décrochée permettant l'extraction.
Le verrouillage comprend un doigt de blocage, déplaçable entre au moins une position de blocage et une position escamotée pour interdire ou autoriser le décrochage du crochet mobile. Un actionneur électromécanique déplace un verrou qui autorise ou interdit par butée de formes l'escamotage du doigt de blocage.
Préférentiellement, le doigt de blocage s'escamote sous l'appui du crochet. Une rainure dans le fût du verrou est déplacée en face du doigt pour autoriser son pivotement. La position du doigt et du verrou sont détectées par des capteurs.
Etat de la technique
Il existe des bornes de recharge qui sont implantées dans différents types d'environnement peu ou pas protégés, prévues pour pouvoir recharger facilement des batteries de stockage d'appareils électriques mobiles, par exemple des véhicules électriques. Il peut s'agir par exemple de bornes de recharges pour des véhicules électriques, par exemple des voitures ou des utilitaires en environnement urbain mais aussi des chariots élévateurs au sein d'une usine ou d'une base logistique. Il peut aussi s'agir d'appareils de plus petite taille, par exemple pour recharger des vélos ou des téléphones portables.
De telles bornes sont en général alimentées par un réseau de distribution électrique, typiquement en courant alternatif basse tension entre 380V et 110V. Il comprend les circuits électriques nécessaires pour fournir aux appareils à recharger un courant adapté aux caractéristiques de la batterie de stockage, appelée aussi accumulateurs, qu'elle soit à stockage chimique voire à supercondensateurs. Une même borne peut être capable de fournir un courant de charge sous plusieurs normes différentes, possiblement simultanément. Cette recharge peut se faire par exemple en courant continu en 5V, 14V ou 48V sous 10A pour des batteries d'appareils portables, ou par exemple en 220V continu ou alternatif sous 16A pour des véhicules électriques urbains.
Plus particulièrement, des bornes de recharge sont implantées de façon statique en vue de permettre à un utilisateur non technicien de brancher lui-même son appareil pour en recharger la batterie de stockage, appelée aussi accumulateurs, qu'elle soit à stockage chimique voire à supercondensateurs.
De telles bornes sont ainsi conçues pour permettre un fonctionnement simple et sécurisé, sans risque d'accident électrique et en limitant les risques d'erreur de branchement.
Elles sont souvent implantées dans un environnement peu ou non protégé, par exemple dans un hall de gare ou d'aéroport ou directement à l'extérieur sur la voie publique comme au bord d'une rue ouverte à la circulation automobile. Elles doivent être adaptées aux environnements difficiles, résister à la corrosion et aux dégradations, notamment en fonction du climat. Elles doivent être adaptées à une utilisation intensive, de nombreux cycles de charge et/ou décharge, à réchauffement et au vieillissement, etc.
Certains modèles de bornes comportent un ou plusieurs connecteurs mobiles, alimenté chacun par un câble souple et que l'utilisateur va brancher lui-même sur l'appareil qu'il veut recharger. L'accès à la recharge est parfois contrôlé et sécurisé, par exemple pour vérifier les droits de l'utilisateur, par exemple grâce à un automate interactif et/ou un lecteur de badge électronique ou optique qui commande l'alimentation du circuit de charge et/ou l'accessibilité du connecteur électrique de chargement.
La borne peut être contrôlée à distance, par exemple pour enregistrer l'état de présence et de charge des véhicules du réseau et/ou connaître l'état de fonctionnement de la borne.
Par exemple, pour un réseau de location ou mise à disposition du public de véhicules électriques en libre-service en environnement urbain, des bornes de charge fonctionnant en self service sont implantées de façon répartie en de nombreux emplacements d'une ville. Les opérations d'entretien sont donc d'autant plus longues et coûteuses.
Il est donc utile de pouvoir gérer la façon dont un utilisateur connecte son appareil à la borne, automatiquement par l'électronique de la borne, et/ou à distance par un serveur ou par un contrôleur.
Dans le cas d'un connecteur mobile, il est connu de prévoir un système d'accrochage du connecteur sur l'extérieur de la borne. Dans certains modèles, le connecteur est inséré dans un logement et la borne comporte un actionneur commandé électriquement qui déplace un doigt de verrouillage pour qu'il s'engage dans un évidement latéral du connecteur, ce qui empêche de retirer celui-ci de son logement.
Dans le cas d'un connecteur mobile, on connaît déjà des systèmes de verrouillage de prises équipés de loquets pouvant prendre deux positions, une de blocage et une de libération.
En particulier, une borne existante déployée en réseau de véhicule en libre service comprend deux empreintes pour recevoir chacune une prise de charge, souvent de deux types différents correspondant à des normes différentes. Sur le côté de chacune des empreintes, la borne comprend un loquet pivotant positionné en regard d'un orifice de l'empreinte. En position de blocage, ce loquet s'insère dans un creux latéral de la prise, venant crocheter un organe associé de la prise. Il est alors impossible de retirer la prise de son empreinte.
Pour permettre le chargement, les deux loquets sont actionnés simultanément et mis en position de libération, et l'utilisateur peut retirer et utiliser la prise qui lui convient.
Une telle solution présente des inconvénients. Par exemple, l'une des prises est libre et déverrouillée : elle peut tomber et peut aussi présenter un risque électrique pour l'utilisateur. Aussi, le système de gestion de la borne n'a pas connaissance de l'état exact de la ou des prises.
Par ailleurs, cette solution de blocage manque de fiabilité. Par exemple, le loquet de blocage est parfois coincé en position verrouillée, possiblement sous l'effet d'une mauvaise position de la prise dans son empreinte et/ou sous l'effet du poids et de l'encombrement de la prise et du câble qui la tire vers le bas. Même en utilisant un actionneur d'une puissance importante, la fiabilité de fonctionnement n'est pas assurée. De plus, la position des loquets doit être coordonnée étroitement avec la manipulation de chacune des prises pour permettre à l'utilisateur de raccrocher la prise, laquelle risque toujours de tomber tant que le verrouillage n'a pas été commandé à nouveau. D'une façon générale, les solutions connues ne donnent pas entièrement satisfaction en termes de sécurité du verrouillage et ne sont pas suffisantes en termes de communication avec un système de gestion central, par exemple pour des questions de réalisation et planification des réparations, d'entretien, de manutention.
Un but de l'invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, et en particulier de permettre une gestion plus fine de la disponibilité du branchement pour l'utilisateur, avec un fonctionnement plus fiable et un meilleur suivi de l'état de fonctionnement de la borne.
Exposé de l'invention L'invention propose une borne de rechargement pour batterie de stockage électrique, notamment de véhicules électriques, destinée à être implantée de façon fixe dans un environnement non protégé, du type comprenant un ou plusieurs composants formant un circuit électrique de chargement enfermé à l’intérieur d’une paroi extérieure formant une enceinte extérieure de protection.
Cette borne comprend au moins un connecteur mobile qui est muni d’une partie de connexion et connecté audit circuit de chargement par un câble électrique et au moins un réceptacle porté par la paroi extérieure et comprenant au moins un logement de protection d’une forme agencée pour recevoir et obturer ou protéger ladite partie de connexion, par exemple d'une forme complémentaire à la partie de connexion, et plus particulièrement à sa périphérie.
Selon l'invention, cette borne comprend au moins un mécanisme de verrouillage de connecteur incluant un crochet de réceptacle présentant une forme agencée pour coopérer par butée mécanique avec une forme d'un crochet de connecteur porté par le connecteur mobile. En outre, au moins l'un parmi ledit crochet de réceptacle et ledit crochet de connecteur forme un crochet mobile, qui peut être déplacé selon une course de déplacement, entre au moins : - une position accrochée, dans laquelle la coopération desdits crochets retient le connecteur mobile dans une position de stockage dans laquelle la partie de connexion est située à l'intérieur du logement de protection, et - une position décrochée, dans laquelle ledit crochet mobile est suffisamment écarté pour permettre une extraction de la partie de connexion hors dudit logement de protection.
En outre, selon l'invention, le mécanisme de verrouillage comprend un doigt de blocage qui peut être déplacé entre au moins : - une position de blocage, dans laquelle le doigt de blocage forme une butée qui interdit le déplacement du crochet mobile depuis la position accrochée vers la position décrochée, et - une position escamotée, dans laquelle le doigt de blocage autorise ledit déplacement du crochet mobile.
Ce mécanisme de verrouillage comprend en outre au moins un actionneur de verrouillage qui est commandé électriquement pour déplacer un élément de verrouillage entre au moins : - une position verrouillée, dans laquelle il coopère avec ledit doigt de blocage par butée de formes pour le maintenir en position de blocage, et - une position libérée, dans laquelle il autorise le déplacement du doigt de blocage depuis la position de blocage vers la position escamotée.
On obtient ainsi une chaîne de plusieurs mécanismes réalisant un blocage solide et fiable, à plusieurs états intermédiaire de rétention, qui n'utilise qu'un actionneur unique et d'une faible puissance.
Selon une particularité avantageuse mais non obligatoire, le mécanisme de verrouillage de connecteur comprend en outre au moins un élément élastique de rappel monté entre le réceptacle et le doigt de blocage de façon à déplacer ledit doigt de blocage dans une position d'absence différente de la position de blocage et de la position escamotée, lorsque le connecteur mobile est extrait dudit réceptacle.
Il est ainsi possible, par exemple, de distinguer la situation dans laquelle le connecteur mobile est complètement retiré et/ou de verrouiller la borne pour interdire aussi d'y raccrocher le connecteur mobile.
Selon une autre particularité optionnelle, avantageusement combinée avec la précédente mais non obligatoirement, le crochet de connecteur est mobile par rapport audit connecteur sous l'effet d'une pièce de manœuvre, par exemple un bouton ou gâchette. Selon cette particularité, lorsque ladite pièce de manœuvre est actionnée par un utilisateur, le déplacement dudit crochet de connecteur depuis sa position accrochée vers sa position décrochée appuie sur le doigt de blocage par contact de formes présentant une géométrie agencée pour produire un déplacement dudit doigt de blocage depuis sa position de blocage vers sa position escamotée, par exemple par effet de came ou de rampe, lorsque l'utilisateur exerce un effort suffisant pour vaincre un effort de rappel appliqué audit doigt de blocage par un élément élastique qui le relie au réceptacle, par exemple un ressort en traction.
On obtient ainsi une position de blocage dans laquelle le connecteur est déverrouillé par le système et peut être décroché et retiré par un utilisateur, tout en restant accroché solidement à la borne tant que l'utilisateur n'a pas exercé une action volontaire de décrochage. L'extraction se fait ainsi de façon plus contrôlée par l'utilisateur. De plus, l'effort nécessaire au déplacement du doigt de blocage est ainsi fourni par l'utilisateur, ce qui évite d'avoir à ajouter un actionneur supplémentaire.
De préférence, l'élément de verrouillage se déplace entre la position verrouillée et la position libérée selon une translation de direction perpendiculaire au déplacement du doigt de blocage.
On obtient ainsi une butée de verrouillage robuste et pouvant être d'une géométrie simple, qui ne retransmet à son actionneur aucun ou très peu d'effort en provenance du doigt de blocage qu'elle verrouille.
Par exemple, le doigt de blocage se déplace entre sa position de blocage et sa position escamotée par pivotement autour d'un axe transversal à, c'est-à-dire perpendiculaire ou de moins de 30°, la direction d'extraction du connecteur mobile.
On obtient ainsi une bonne compacité et plus de souplesse dans la conception et l'implantation du mécanisme.
Selon encore une autre particularité, pouvant être combinée ou non avec les autres, le mécanisme de verrouillage comprend : - au moins un capteur de présence agencé pour détecter au moins une position du doigt de blocage, de préférence la position de blocage, et/ou - au moins un capteur de verrouillage agencé pour détecter au moins une position de l'élément de verrouillage, de préférence la position de verrouillage.
Selon un autre aspect de l'invention, pouvant être combiné ou non avec le précédent, il est proposé un procédé de gestion du déverrouillage d'une borne telle qu'exposée ici.
Typiquement, ce procédé est mis en œuvre à partir d'un état verrouillé où le connecteur est stocké dans son logement sur la borne. Il comprend les étapes suivantes.
Une étape de détection d'autorisation comprend une détection d'une donnée représentant une autorisation d'extraction du connecteur et débutant une période d'autorisation d'extraction. Typiquement, cette étape est déclenchée par un signal émis par un système distant ou par un système de gestion de la borne, par exemple à la suite d'une identification d'un utilisateur qui souhaite utiliser la borne pour recharger un véhicule.
Une étape d'activation de libération comprend une activation de l'actionneur de verrouillage dans le sens du déplacement de l'élément de verrouillage vers la position libérée et débutant une période d'activation de libération. Optionnellement, cette étape forme aussi une étape de déverrouillage de crochet, comprenant une activation d'un verrou de prise intégré dans ledit connecteur de façon à autoriser une manœuvre de décrochement du crochet de connecteur.
De préférence, le procédé comprend alors une étape de détection de libération, comprenant une détection d'un signal de capteur de verrouillage indiquant que l'élément de verrouillage est dans sa position libérée. L'utilisateur peut alors manœuvrer le crochet de connecteur et extraire le connecteur de la borne.
Lorsque l'utilisateur manœuvre le crochet de connecteur pour l'écarter du crochet de réceptacle, le doigt de blocage est déplacé en position escamotée et le capteur de présence ne le détecte plus. Lorsque l'utilisateur extrait alors complètement le connecteur de son logement sur la borne, le doigt de blocage se déplace en position d'absence et le capteur de présence ne le détecte pas non plus.
Le procédé comprend alors une étape de détection d'absence, comprenant une détection d'un signal d'un capteur de présence indiquant que le doigt de blocage n'est pas dans sa position de blocage.
Sous condition de ladite détection d'absence, ou optionnellement d'une fin de temporisation de l'activation de libération, le procédé comprend alors une cessation de l'activation de libération, c'est-à-dire que le système cesse d'alimenter l'actionneur de verrouillage.
Le système peut ainsi savoir de façon fiable si le connecteur a été décroché de la borne ou non, et en tenir compte pour la suite du fonctionnement de son programme. Il peut aussi en informer un système central de contrôle, ce qui permet par exemple de connaître la disponibilité de la borne et potentiellement d'en déduire un besoin d'intervention par un agent humain.
Selon encore un autre aspect de l'invention, pouvant être combiné ou non avec les précédents, il est en outre proposé un procédé de gestion du déverrouillage de connecteur dans une borne telle qu'exposée ici.
Typiquement, ce procédé est mis en œuvre à partir d'un état déverrouillé où le connecteur a été extrait de son logement sur la borne, ou au moins a été déverrouillé pour permettre une telle extraction, par exemple depuis quelques secondes ou quelques minutes. Ce procédé comprend les étapes suivantes.
Une étape de détection d'une commande de verrouillage^ ou optionnellement d'une fin de temporisation de l'autorisation d'extraction.
Une étape d'activation de verrouillage, comprenant une activation de l’actionneur de verrouillage dans le sens du déplacement de l'élément de verrouillage vers la position verrouillée et débutant une période d'activation de verrouillage. Optionnellement, cette étape forme aussi une étape de verrouillage du crochet de connecteur, comprenant une activation d'un verrou de prise qui est intégré dans ledit connecteur de façon à interdire une manœuvre de décrochement du crochet de connecteur.
Lorsque l'élément de verrouillage est arrivé en position verrouillée, le procédé comprend alors une étape de détection de verrouillage, comprenant une détection d'un signal de capteur de verrouillage indiquant que l'élément de verrouillage est dans sa position verrouillée.
Sous condition de ladite détection de verrouillage, ou optionnellement d'une fin de temporisation de l'activation de verrouillage, le procédé comprend alors une étape de cessation de l'activation de verrouillage, c'est-à-dire que le système cesse d'alimenter l’actionneur de verrouillage.
Comme exposé plus haut, ce verrouillage peut s'effectuer avec ou sans le connecteur dans son logement.
Si le connecteur est absent, typiquement parce qu'il est branché sur un véhicule, le système en est informé par le signal du capteur de présence. Le doigt de blocage est en position d'absence et son verrouillage empêche l'insertion d'un autre connecteur.
Si le connecteur de la borne est effectivement branché sur un véhicule électrique, le verrouillage de son crochet de connecteur empêche alors qu'il soit débranché du véhicule, et donc limite les risques d'électrocution.
Si le connecteur est présent dans la borne, par exemple parce que l'utilisateur a interrompu son opération et ne l'a pas extrait, le système en est informé par le signal du capteur de présence. Le doigt de blocage est en position de blocage et son verrouillage empêche à nouveau l'extraction du connecteur jusqu'à ce qu'une autre autorisation d'extraction soit déclenchée.
Le système peut ainsi savoir de façon fiable si le verrouillage de l'embase de la borne s'est bien effectué ou non et en tenir compte pour la suite du fonctionnement de son programme. Il peut aussi en informer un système central de contrôle, ce qui permet par exemple de connaître la disponibilité de la borne et potentiellement d'en déduire un besoin d'intervention par un agent humain.
Ces avantages sont particulièrement intéressants à mettre en œuvre avec les autres caractéristiques décrites ci-après, et permettent de réaliser un système de bornes compact, simple à mettre en place, efficace et fiable, peu coûteux. Plus particulièrement, les capteurs permettant une détection fiable et précise des différents états par un système électronique, local ou en communication avec un serveur central pour fournir une identification précise d'éventuels problèmes et une solution adéquate associée.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Liste des figures D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée d’un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - les FIGURE 1 et FIGURE 2 sont des vues en perspective à l’échelle en position fermée, respectivement de devant et de derrière, qui illustrent un exemple de mise en œuvre du mode de réalisation préféré de l’invention, en tant que borne de recharge pour véhicule électrique ; - la FIGURE 3 est une coupe verticale à l’échelle selon un plan sagittal de la borne de la FIGURE 1 ; - la FIGURE 4 est une vue en perspective à l’échelle de la borne de la FIGURE 1 avec la porte ouverte et la partie haute détachée ; - la FIGURE 5 est une vue en perspective à l'échelle de la borne de la FIGURE 1, en vue partielle de la porte depuis l'intérieur ; - les FIGURE 6, FIGURE 7 et FIGURE 8 illustrent, à l'échelle, la configuration du réceptacle recevant le connecteur mobile sur la paroi extérieure de la borne de la FIGURE 1 : o en FIGURE 6, en perspective depuis l'extérieur, sans le connecteur mobile, o en FIGURE 7, en coupe sagittale, sans le connecteur mobile, et o en FIGURE 8, en coupe sagittale, avec le connecteur mobile en position accrochée ; - les FIGURE 9, FIGURE 10 et FIGURE 11 illustrent en vue partielle, en coupe sagittale à l'échelle, le mécanisme de verrouillage du connecteur mobile à l'intérieur du réceptacle porté par la paroi extérieure de la borne de la FIGURE 1 : o en FIGURE 9, avec le connecteur mobile accroché et le doigt de blocage en position verrouillée, o en FIGURE 10, avec le connecteur mobile décroché et le doigt de blocage en position libérée, et o en FIGURE 11, après extraction du connecteur mobile et le doigt de blocage en position d'absence ; - la FIGURE 12 illustre une vue en perspective du doigt de blocage et de la tige de verrouillage en position de verrouillage ; - la FIGURE 13 illustre une vue en perspective du doigt de blocage et de la tige de verrouillage en position libérée ; - la FIGURE 14 est un schéma qui illustre l'architecture des composants électromécaniques du mécanisme de verrouillage du connecteur mobile ; - la FIGURE 15 est un chronogramme non à l'échelle qui illustre différents états des composants électromécaniques du mécanisme de verrouillage du connecteur mobile, lorsqu'un utilisateur le décroche de la borne ; - la FIGURE 16 est un organigramme qui illustre le fonctionnement du verrouillage selon l'invention, sur la partie droite, comparé sur la partie gauche avec un exemple de cycle de fonctionnement de la borne depuis l'arrivée d'un véhicule à recharger jusqu'à son départ ; - les FIGURE 17, FIGURE 18 et FIGURE 19 illustrent schématiquement en vue partielle, en position accrochée et respectivement en position décrochée : o en FIGURE 17a et b, en coupe sagittale, un deuxième exemple de mode de réalisation, avec doigt de blocage mobile en translation, o en FIGURE 18a et b, en coupe sagittale, un troisième exemple de mode de réalisation, avec doigt de blocage non coudé pivotant dans le même plan que le crochet de connecteur, et o en FIGURE 19a et b, en coupe sagittale (en bas) et vue de dessus (en haut), un quatrième exemple de mode de réalisation avec doigt de blocage pivotant dans un plan perpendiculaire au plan de pivotement du crochet de connecteur.
Description d'un exemple préféré de mode de réalisation
Les FIGURE 1 à FIGURE 5 illustrent un exemple de mise en œuvre d'une borne de recharge pour véhicule électrique.
Il s'agit d'un système de chargement en libre service destiné à être implanté dans un environnement de voirie à accès public, par exemple pour fournir un réseau de points de recharge à des propriétaires de véhicules électriques dans une agglomération ou une région. Ce type de système est aussi utilisable, alternativement ou en même temps, pour un réseau distribué de location de véhicules électriques en libre service. Il s'agit par exemple d'un réseau comprenant de nombreux emplacements de stationnement et de recharge dans lequel les véhicules sont pris en charge en libre service dans un emplacement quelconque et sont restitués en libre service dans un emplacement différent n'importe où dans le réseau. L'invention est particulièrement intéressante pour ces types de réseaux, entre autres du fait qu'ils comportent un grand nombre de bornes ou stations, implantées directement sur la voirie publique et réparties de façon distribuée au sein d'une zone très étendue.
Comme illustré en FIGURE 1 et FIGURE 2, cette borne 1 présente en position fermée une forme de cylindre vertical fixé au sol 901, se terminant vers le haut par un pan coupé oblique formant un biseau, et qui porte un écran d'affichage 42 et des moyens de saisie interactive, par exemple des touches et/ou un écran tactile et/ou un moyen de lecture de badge ou d'étiquette. Sur ses parois extérieures 21, 31, la borne 1 comporte des éléments de branchement électrique permettant la connexion avec la batterie à recharger. Dans le cas présent, à titre d'exemple, la borne 1 porte d'une part une prise électrique fixe 34 de type mural, par exemple une prise femelle utilisable pour y brancher un câble de recharge standard fourni par l'utilisateur. La borne 1 porte d'autre part une embase ou réceptacle 33 recevant de façon amovible une poignée de branchement, ou connecteur, 32. Comme illustré en FIGURE 4, cette poignée de branchement 32 est électriquement connectée à une électronique de puissance 61 par un câble électrique 328 dévidé depuis un enrouleur automatique 329. Cette électronique de puissance est ici alimentée par un branchement à des câbles souterrains (non représentés) et commandée par une électronique de commande. Celle-ci est par exemple une électronique locale 62 et/ou une connexion numérique avec un centre de contrôle distant par une interface de communication à distance, par exemple par courant porteur en ligne et/ou par un réseau numérique tel que l'Internet.
Comme illustré plus particulièrement en FIGURE 4, la borne comprend une partie mobile 31 formant une porte 3 refermable de façon étanche, ici par écrasement de joints 211, 311, sur une partie fixe 21 formant un socle implanté de façon statique dans le sol 901. À titre d'exemple pouvant être sujet à de nombreuses variations, la porte 3 est ici articulée sur le socle 2 par pivotement autour de charnières 213 verticales (FIGURE 1 et FIGURE 4).
Cette porte est verrouillée en position fermée par un mécanisme en deux parties. Un mécanisme de blocage 39 assure le maintien mécanique de la porte et est manœuvrable par une forme de manœuvre simple mais robuste, par exemple un carré ou un triangle. Une serrure de condamnation 38 étanche et d'un type à clé unique est agencée pour occulter et étancher l'ouverture d'accès à la forme de manœuvre du mécanisme de blocage 39.
Comme on le voit en FIGURE 3, un circuit d'air extérieur 7 est réalisé entièrement dans le socle 2. Ce circuit d'air extérieur est de type ouvert et est alimenté en air extérieur par une entrée d'air 701, ici protégée par une simple grille, de préférence agencée en partie haute, ou supérieure, de la borne 1. Comme illustré par les flèches hachurées, l'air extérieur est aspiré depuis l'extérieur par, de préférence, deux ventilateurs 71 qui le soufflent directement sur les surfaces d'échange extérieur 727 d'un échangeur thermique 72 fixé dans une paroi du socle. Une fois qu'il a absorbé de l'énergie thermique au contact de l'échangeur 72, l'air extérieur est refoulé vers une sortie d'air extérieur 702, ici protégée par une simple grille, de préférence située en partie basse, ou inférieure, de la borne 1.
Ainsi, on voit que les surfaces d'échange extérieur 728 de l'échangeur thermique 72 sont à l'abri de tout contact avec les passants ou l'utilisateur de la borne, et ne risquent donc pas de leur provoquer de brûlures.
Comme illustré en FIGURE 3, un circuit d'air intérieur 8 est réalisé dans un volume étanche 800, ici représenté en traits pointillés épais. Ce volume intérieur forme une chambre intérieure 80, qui est enfermée, une fois que la porte est refermée sur le socle, entre d'une part une surface intérieure 203 du socle et d'autre part une surface intérieure 302 de la porte. Cette chambre intérieure 80 délimite un volume renfermant le circuit d'air intérieur 8 et comprend : d'une part, au moins une chambre 801 qui baigne au moins une première partie 61 d'un système à refroidir implantée sur la surface intérieure du socle et incluant le circuit de charge et/ou d'électronique de puissance ; et d'autre part, un conduit descendant 82 implanté dans la porte 3 ou sur sa surface intérieure 302 et mettant en relation une partie haute de ladite chambre 801 située au-dessus de ladite première partie 61 avec une partie basse de ladite chambre 801 située en dessous de ou incluant ladite première partie 61.
Cette chambre intérieure 80 comprend en outre un circulateur de conduit 81 intégré de façon étanche audit conduit descendant 82 (à l'entrée ou à la sortie ou entre les deux) de façon à y imposer une circulation d'air depuis ladite partie haute jusqu'à ladite partie basse, comme représenté par les flèches blanches.
Dans ce mode de réalisation, le volume renfermant le circuit d'air intérieur 8 comprend en outre : d'une part, au moins une première chambre 801 qui baigne au moins une première partie 61 du système à refroidir implantée sur la surface intérieure 203 du socle 2 et incluant le circuit de charge et/ou d'électronique de puissance ; et d'autre part, au moins une deuxième chambre 802 qui baigne au moins une deuxième partie 62 du système à refroidir incluant au moins un circuit de traitement de données numériques agencé pour réaliser une gestion du fonctionnement de la borne et/ou une interface utilisateur avec affichage extérieur 42 et/ou un moyen de lecture de badge ou d'étiquette.
Ce volume comprend en outre au moins un circulateur de chambres 83 intégré à une paroi 84 séparant lesdites première 801 et deuxième 802 chambres de façon à imposer une circulation d'air depuis ladite première chambre 801 vers ladite deuxième chambre 802.
Comme illustré en FIGURE 3, dans le mode de réalisation présenté ici, le conduit descendant 82 fait circuler l'air depuis la deuxième chambre 802, formant la partie haute de la chambre 80 globale, jusqu'à la première chambre 801 qui en forme la partie inférieure. Cette première chambre 801 inclut la première partie 61 et elle reçoit elle-même le conduit descendant 82 dans sa propre partie inférieure, ce qui favorise le balayage de la partie basse 61 des circuits à refroidir.
Le circuit de charge et/ou d'électronique de puissance réalisant la fonction de charge est implanté sur la surface intérieure du socle, au sein de la chambre intérieure 80, et plus particulièrement au sein de la première chambre 801 située en partie basse. Ce circuit est souligné en FIGURE 3 entouré par un ovale en trait mixte fin.
La face supérieure de la borne, qui inclut l'écran 42, porte sur sa face intérieure 488 tout ou partie des composants numériques de gestion de la borne et de l'interface utilisateur.
La FIGURE 4 illustre cette face intérieure 488 de la partie haute 4 de la borne 1, une fois détachée complètement.
Dans ce mode de réalisation, la face supérieure de l'enceinte de protection de la borne 1, et ici de l'enceinte étanche du circuit intérieur 8, est portée par une partie haute 4 mobile par rapport au socle, et qui peut être refermée sur ledit socle de façon étanche par un joint périphérique 214. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble de l'extrémité haute 4 peut ainsi être extrait par une translation vers le haut après avoir déverrouillé par l'intérieur quatre fixations par grenouillère fixées sur les parois intérieures du socle, qui coopéraient avec quatre crochets de verrouillage 412 dépassant de la surface intérieure 488 de la partie haute 4, pour maintenir celle-ci en position fermée et serrée contre le joint d'étanchéité 214 qui la sépare des parois verticales 21 du socle.
La partie haute 4 ou tête de la borne 1 est ainsi complètement et facilement amovible. Elle contient les parties électroniques les plus fragiles et les plus complexes. Il est ainsi possible de remplacer facilement toute la partie haute 4 sans opérations complexes sur le site, par exemple pour réaliser en atelier des travaux sur son électronique 62, par exemple des opérations complexes tels que réparation ou mise à jour, de façon plus confortable plus efficace et dans un environnement plus contrôlé.
Comme illustré en FIGURE 3, le ou les radiateurs principaux 621 du circuit numérique, par exemple du microprocesseur qui gère la borne, sont disposés de préférence directement en face des surfaces d'échange intérieure 728 de l'échangeur thermique 72, de façon parallèle et à moins de 3cm.
Ainsi qu'on le comprend, la borne 1 présente ainsi un compartiment intérieur 80 complètement étanche à l'humidité et à la poussière à l'intérieur de la borne, notamment au niveau des éléments « essentiels » constitutifs de la borne. Le système comprend ainsi deux circuits distincts. D’une part, il comprend un conduit d'air en contact avec l'extérieur, agencé ici dans la partie fixe de la borne, c'est-à-dire faisant office de socle pour la borne. On obtient ainsi une boucle extérieure à la borne, qui est ou peut être pilotée de façon non continue, uniquement en fonction des besoins et de la température de l'échangeur de chaleur. Celui-ci constitue l'unique communication avec l'intérieur de la borne, sans échange d'air et avec lequel l'extérieur n'a pas d'accès direct. D'autre part, il comprend un espace clos avec brassage d'air en circuit fermé, pour ne pas avoir d'humidité et de poussière dans la zone interne de la borne, où sont positionnés tous les composants électriques et électronique sensibles. On obtient ainsi une boucle interne à la borne. Celle-ci est de préférence pilotée en continu en maintenant une circulation d'air permanente à l'intérieur de la borne.
Un tel agencement permet en particulier d'optimiser la zone d'entrée d'air en partie haute arrière de la borne, de limiter l’accès aux surfaces chaudes depuis l’extérieur et d'optimiser la recirculation d'air dans la zone interne étanche, ce qui optimise la solution technique de refroidissement en termes de performance et de coût.
Dans cet exemple de mode de réalisation, en plus de la prise fixe de chargement 34, la borne comprend un câble électrique de chargement 328, connecté de façon permanente à l’intérieur de la borne 1 au circuit de charge 61 et stocké autour d’un enrouleur automatique 329 implanté à l’intérieur de la borne et uniquement sur la surface intérieure 302 de la porte mobile 3. Le circuit de charge et possiblement l’enrouleur sont commandés par l’électronique de la borne.
Comme illustré en FIGURE 1 et FIGURE 8, ce câble électrique de chargement 328 porte à son extrémité libre un connecteur mobile 32, muni d’une poignée 320 de manipulation. En dehors de l’utilisation, ce connecteur 32 est prévu pour être stocké dans un réceptacle 33 qui traverse la paroi extérieure de la borne, ici celle 31 de la porte 3.
Comme illustré en FIGURE 4, le réceptacle 33 de connecteur mobile 32 est porté par la porte 3 de la borne et le câble électrique de chargement 328 est enroulé à l’intérieur de la borne sur l’enrouleur 329. Celui-ci est de type à rembobinage automatique ou à commande électrique et est implanté sur une surface intérieure 302 de la porte 3. Ainsi, la partie mécanique liée au câble et à son connecteur est entièrement fixée sur la porte et peut facilement être remplacée d'un seul tenant en démontant et en remplaçant la porte elle-même.
Comme illustré en FIGURE 5 à FIGURE 8, le réceptacle 33 est ici réalisé de façon monopièce, par exemple en matière plastique injectée. Il forme un ensemble solidaire pouvant être détaché ou démonté de ladite paroi extérieure en une seule pièce.
Les FIGURE 7 et FIGURE 8 illustrent le réceptacle 33, sans connecteur mobile 32 et respectivement avec celui-ci.
Ce réceptacle 33 comprend en partie basse un orifice de guidage 333 par lequel ledit câble 328 traverse la paroi extérieure 31 et peut se déplacer axialement pour être extrait de ou rétracté à l'intérieur de l'enceinte de protection.
Au centre, ce réceptacle comprend un logement 330 qui reçoit la poignée 320 et la main de l'utilisateur qui la tient, pour lui permettre de décrocher et raccrocher commodément le connecteur sur la borne.
En partie haute, le réceptacle présente un logement de protection 331 présentant une forme complémentaire au profil extérieur du connecteur mobile, de façon à pouvoir entourer sa partie de connexion 327 lorsqu'il y est accroché, dans une position de stockage, c'est-à-dire lorsqu'il n'est pas utilisé et en attente d'un utilisateur. Cette partie de connexion 327, qui porte les contacts électrique de connexion, est ainsi protégée de tout contact avec l'utilisateur, ainsi que de l'eau et possiblement des insectes. Cette partie de connexion 327 est ici une prise électrique normalisée pour le chargement des véhicules électriques, par exemple une prise de type "Tl".
En partie basse, il comprend l'orifice de guidage 333 par lequel ledit câble 328 sort de la borne, et qui le guide lors de son extraction mais aussi lors de son rembobinage par l'enrouleur 329. Cet orifice de guidage est ici renforcé dans sa partie basse, qui subit le plus de frottement de la part du câble 328, par une plaque de renfort 335 de forme complémentaire, par exemple un feuillard métallique embouti avec une épaisseur de l'ordre de 5 dixièmes de millimètres collé sur le réceptacle 33 en plastique. L'orifice de guidage 333 présente un étranglement 334 dimensionné pour retenir une boule d'arrêt 3281 fixée autour du câble de chargement 328, réalisant ainsi une butée de fin de course lors du rembobinage automatique ou commandé.
Comme illustré en FIGURE 5, le réceptacle 33 porte sur sa face située à l'intérieur de la borne, un mécanisme de blocage 35 et de verrouillage 36 du connecteur dans son logement, qui est illustré plus en détail aux FIGURE 9 à FIGURE 13. Dans cet exemple, ce mécanisme 35, 36 est entièrement fixé sur le réceptacle 33. Ainsi, l'ensemble de ce mécanisme et de toutes les fonctions mécaniques liées au maintien du connecteur mobile 32 est protégé de l'environnement extérieur et peut facilement être remplacé d'un seul tenant, en démontant et en remplaçant le réceptacle lui-même.
Comme illustré en FIGURE 8 à FIGURE 10, le connecteur mobile 32 comprend à son extrémité un crochet de connecteur 322 qui dépasse dans la direction d'insertion D32' de sa partie de connexion 327. En position d'attente, ce crochet de connecteur 322 repose en butée contre un épaulement qui réalise un crochet de réceptacle 332 et est positionné pour retenir le connecteur 32 dans son logement 331.
Dans ce mode de réalisation, ce crochet de connecteur 322 se prolonge à l'intérieur de sa poignée et y est articulé, ici autour d'un arbre de rotation 3220, de façon à pouvoir s'écarter du crochet de réceptacle 332. Ce mouvement de décrochage D3 est par exemple obtenu par une pression de l'utilisateur sur un bouton ou une gâchette 321 qui dépasse de la poignée 320. Sous l'effet d'une telle pression, la gâchette pivote autour d'un arbre 3210 pour venir appuyer sur une partie arrière 3221 d'un bras solidaire du crochet de connecteur 322, et ainsi écarter D3 ce dernier 322 du crochet de réceptacle 332. Cette manœuvre permet ainsi à la partie de connexion 327 du connecteur 32 d'être extraite de son logement 331, ici selon une translation D32 en oblique vers le bas.
Il est à noter que d'autres modes de réalisation sont possibles, dans lesquels le crochet de réceptacle est mobile alors que le crochet de connecteur est fixe par rapport au connecteur, ou dans lesquels les deux crochets sont mobiles.
Les FIGURE 9 à FIGURE 11 illustrent plus en détail ce mécanisme dans son fonctionnement depuis la position de stockage du connecteur 32 jusqu'à son extraction complète par l'utilisateur.
Dans ce mode de réalisation, le crochet de réceptacle 332 est fixe et est formé par un épaulement perpendiculaire à la direction d'extraction D32 du connecteur mobile 32. Il retient par appui plan un crochet mobile, formé par le crochet de connecteur 322, lequel dépasse du connecteur mobile 32 pour pénétrer dans le réceptacle 33 de façon sensiblement parallèle à sa direction d'extraction D32, ou selon un angle de moins de 30°.
Le crochet de connecteur 322 est monté pour se déplacer entre sa position accrochée et sa position décrochée par pivotement autour d'un axe 3220 perpendiculaire à ladite direction d'extraction.
Le mécanisme de verrouillage de connecteur 35, 36 est situé dans le prolongement de la direction d'extraction D32, à l'intérieur de ou intégré dans la paroi extérieure. Dans cette partie de la borne 1, cette paroi extérieure est formée par le réceptacle 33 lui-même, qui est monté dans une ouverture de la tôle de paroi 31 de la porte 3 et avec laquelle il assure l'étanchéité.
Ce mécanisme de verrouillage de connecteur 35, 36 comprend un levier formant un bras 353 pivotant D2 autour d'un axe 350 parallèle à l'axe 3220 du crochet de connecteur, ou selon un angle de moins de 30°.
Ce bras pivotant comprend, de préférence, de façon monopièce : - d'un côté de son axe de pivotement, une première extrémité coudée vers le crochet de connecteur 322, pour s'insérer derrière lui et former ainsi le doigt de blocage 351, et - d'un côté opposé, une deuxième extrémité 358 coopérant avec un capteur de présence 357 pour détecter une des positions dudit doigt de blocage 351. De préférence, le capteur de présence 357 détecte une seule position, de préférence la position de blocage.
Ce mécanisme de verrouillage de connecteur 35, 36 comprend en outre une tige de verrouillage 360, ou verrou, qui est déplacée DI longitudinalement selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de pivotement 350 du doigt de blocage 351, ou selon un angle de moins de 30° (FIGURE 11), c'est-à-dire de façon transversale au plan de déplacement du doigt de blocage 351. Ce déplacement est réalisé par un actionneur électromécanique 369, ici un électroaimant dont le fût cylindrique 360 sert d'élément de verrouillage. Son déplacement DI intercepte la trajectoire de pivotement D2 d'une partie du bras de blocage 353 formant une portée de verrouillage 352, ici une tranche du bras 353 : - en position verrouillée, par une première partie de sa périphérie, ici une partie cylindrique 361, et - en position libérée, par une deuxième partie dont la surface est située axialement en retrait par rapport à ladite première partie 361, ici sous la forme d'une rainure ou encoche 362 transversale taillée dans cette tige 360.
Comme illustré en FIGURE 9 et FIGURE 12, lorsque la tranche 352 du bras de blocage 353 est en butée sur la circonférence 361 de la tige de verrouillage 360, le doigt de blocage 351 ne peut pas pivoter vers le haut de la figure. De par sa rigidité, il empêche le crochet de blocage 322 de s'écarter de sa butée 332, même si l'utilisateur appuie fortement sur la gâchette 321.
Dans cette position verrouillée, un capteur de verrouillage 367 ne détecte aucune présence. Le système de gestion en déduit que le connecteur mobile 32 est bien verrouillé.
Le capteur de présence 357 détecte la présence de l'extrémité arrière 358 du bras de blocage 353. Le système de gestion est donc assuré que le doigt de blocage 351 est bien dans sa position où il prend appui sur le crochet 322, donc que ce crochet est bien présent. Il est donc assuré que le connecteur mobile 32 est bien présent et bloqué à son emplacement d'attente dans le réceptacle.
Comme illustré en FIGURE 10 et FIGURE 13, lorsque l'électroaimant est actionné pour déverrouiller le connecteur, il déplace DI sa tige 360 pour que sa rainure 362 vienne en regard de la tranche 352 du bras de blocage 353.
Dans cette position, le bras 353 peut pivoter d'un angle suffisant pour autoriser le doigt de blocage 351 à remonter vers le haut, c'est-à-dire pour ne plus s'y opposer. À ce stade, c'est le ressort de rappel 359 qui maintient le doigt de blocage 351 en position de blocage derrière le crochet 322, ce qui permet d'éviter que le connecteur ne tombe de lui-même, par exemple sous l'effet d'un choc ou d'une vibration.
Dans la région de contact S35 entre le doigt de blocage 351 et le dos du crochet de connecteur 322, les surfaces de ces deux pièces sont choisies pour coopérer entre elles de façon à ce qu'un effort du crochet 322 vers l'arrière (à droite sur les FIGURE 17 à FIGURE 19) tende à faire remonter le doigt de blocage 351 pour s'éloigner du crochet de connecteur 322, vers le haut sur ces mêmes figures.
La géométrie de ces surfaces de contact S35 et la force de rappel du ressort 359 sont déterminées pour que ce ressort suffise à maintenir le blocage en l'absence d'action volontaire de l'utilisateur.
Dans cette position, le capteur de présence 357 détecte toujours l'extrémité 358, et sait donc que le connecteur 32 est encore dans son emplacement.
Cependant, le capteur de verrouillage 367 détecte maintenant la patte 368 portée par la tige de verrouillage 360. Le système de gestion est ainsi assuré que le doigt de blocage 351 est bien déverrouillé, et donc que l'utilisateur pourra décrocher le crochet 322 et donc le connecteur 32.
Lorsque l'utilisateur appuie volontairement sur la gâchette 321, le crochet 322 appuie sur le doigt de blocage 351 selon un effort qui surpasse la résistance du seul ressort de rappel 359. Le doigt 351 est alors repoussé D2 dans sa position escamotée en s'éloignant du crochet 322, et celui-ci peut se libérer complètement de l'épaulement 332 du réceptacle. L'utilisateur peut alors facilement extraire D32 l'ensemble du connecteur mobile 32 de son logement 331. L'arrière 358 du bras de blocage quitte le capteur de présence 357 et n'est donc plus détecté (FIGURE 10).
Comme illustré en FIGURE 11, une fois que le connecteur 32 a été extrait D32 de son emplacement 331, son crochet n'est plus là pour retenir le doigt de blocage 351.
Sous l'effet du ressort de rappel 359, le doigt de blocage 351 pivote cette fois dans l'autre sens D4 pour revenir vers la position de blocage et la dépasser, jusqu'à une position d'absence.
Dans cette position d'absence, l'extrémité 358 du bras de blocage 353 a traversé le capteur de présence 357 et n'est à nouveau plus détecté par ce dernier.
Ainsi, lorsque le capteur de présence 357 ne détecte plus l'extrémité 358 du bras 353, le système de gestion est assuré que le connecteur est absent, ou en tout cas qu'il n'est plus accroché et peut être extrait à tout moment.
Lorsque le connecteur 32 est absent de son logement 331, le doigt de blocage 351 est enfoncé dans le logement 331 du réceptacle, et sa portée de verrouillage 352 est en dehors de la rainure 362 de la tige de verrouillage 360. Celle-ci peut alors être actionnée dans le sens du verrouillage, de façon à ce que sa circonférence pleine 361 soit en face de la portée de verrouillage 352.
De la même façon que lorsque le connecteur 32 est présent, le doigt de blocage 351 ne peut pas s'écarter au-delà de la position de blocage, c'est-à-dire la position intermédiaire entre sa position escamotée et sa position d'absence.
Ne pouvant pas être amené D2 en position escamotée, il empêche ainsi l'introduction du connecteur 32 dans le logement de la borne.
Il est ainsi possible au système de gestion d'empêcher l'utilisateur de raccrocher le connecteur tant qu'il n'a pas accompli les interactions qui lui sont demandées, par exemple administratives. À partir de la position de la FIGURE 11, à condition que la tige 360 soit en position libérée, l'utilisateur peut replacer le connecteur 32 dans son logement 331. Par cette action, le crochet de connecteur 322 va repousser vers le haut le doigt de blocage 351, puis s'écarter par effet de came au contact avec le crochet fixe de réceptacle 332.
La FIGURE 14 illustre l'architecture des composants électromécaniques du mécanisme de verrouillage du connecteur mobile 32. À titre d'exemple de mise en œuvre de ce mode de réalisation, les composants représentés en FIGURE 14 sont les suivants : - l’actionneur de verrouillage 369 est un électroaimant bistable, par exemple un électroaimant 33% avec PTC, dont le noyau est solidaire de la tige de verrouillage 360. Il est muni d'une entrée d'activation commandant le déplacement du noyau et d'une entrée d'inversion dont le niveau commande le sens de déplacement ; - l'électroaimant est commandé sous 24V par un relais 366 à deux contacts inverseur ; - le capteur de présence 357, ou "détection présence prise Tl", est une cellule de détection optique à fourche, par exemple à infrarouges ; - le capteur de verrouillage 367, ou "position électroaimant", est une cellule de détection optique à fourche, par exemple à infrarouges ; - le système de gestion 19, ou électronique de contrôle, est ou comprend un automate programmable qui communique avec les capteurs et commande le relais, - le connecteur mobile 32 est une prise électrique de type "Tl".
La FIGURE 15 est un chronogramme non à l'échelle qui illustre un exemple de succession de différents états des composants du mécanisme de verrouillage de connecteur lorsqu'un utilisateur décroche le connecteur de la borne.
La FIGURE 16 est un organigramme qui illustre ce fonctionnement, sur la partie droite, comparés sur la partie gauche avec un exemple de cycle de fonctionnement de la borne depuis l'arrivée d'un véhicule à recharger jusqu'à son départ. À l'état 900, lorsque la borne 1 est inutilisée, sa prise, ou connecteur, 32 est insérée dans son logement 331, appelé embase. Elle y est maintenue par son crochet 322 qui est retenu 332 par le réceptacle 33 de la borne.
Le noyau de l'électro aimant 369 est rentré et la tige 360 est en position verrouillée. Il n'est pas alimenté sur son entrée d'activation. Son entrée d'inversion est à +22V c'est à dire dans le sens de la sortie du noyau.
La cellule de position électroaimant 367 est occultée et renvoie un signal de + 5V, ce qui indique que doigt de blocage 351 est verrouillé, et donc que la prise ne peut pas être décrochée.
La cellule de présence prise 357 est occultée et renvoie un signal à 0V, ce qui indique que le connecteur est présent et accroché.
Le crochet 322 de la prise est verrouillé par son mécanisme interne, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être écarté D3 par l'utilisateur.
Etape 1000 : un utilisateur positionne un véhicule devant la borne et s'identifie auprès de la borne, par exemple par un badge RFID. Par exemple, l'utilisateur pose sa carte RFID ou optique sur la borne pour validation et pour obtenir le déverrouillage.
Etape 901 : à l'instant tl, par exemple dès que le système valide une identification de l'utilisateur, l'électroaimant 369 reçoit + 24V sur son entrée d'activation. Le noyau sort, ce qui déplace Dl la tige 360 vers la position de déverrouillage.
Etape 902 : simultanément, le mécanisme interne de la prise reçoit une commande électrique qui déverrouille son crochet 322, c'est-à-dire le rend capable d'être écarté D3 par l'utilisateur.
Etape 901b : à l'instant t2, la cellule de position électroaimant 367 est occultée et renvoie un signal à 0V, ce qui indique que le doigt de blocage 351 est maintenant déverrouillé et que la prise peut être décrochée. À l'instant t3, le système ayant constaté que le crochet avait été déverrouillé à t2, ou en réponse à une fin de temporisation, il cesse d'émettre la commande de déverrouillage de l'embase et du crochet de prise. Les étapes 901 et 902 se terminent et l'électroaimant n'est plus alimenté sur son entrée d'activation.
Etape 1001 : l'utilisateur actionne le crochet 322 puis extrait la prise de l'embase.
Etape 1002 : à l'instant t4, la cellule de présence prise 357 est désoccultée et renvoie un signal à + 5V, ce qui indique que la prise n'est plus accrochée dans son logement.
Etape 1003 : l'utilisateur branche la prise sur le véhicule électrique à recharger. Par exemple, l'utilisateur pose sa carte ou son badge sur la borne pour validation de la restitution du véhicule et pour obtenir que le crochet 322 de la prise se verrouille sur le véhicule.
Etape 1004 : la borne communique avec le véhicule, pour vérifier que tout est prêt et compatible pour permettre la recharge.
Etape 1005 : si les conditions sont réunies, par exemple que le véhicule est compatible et que l'utilisateur a les droits nécessaires pour utiliser la borne, le système de la borne accepte la charge.
Etape 903 : à l'instant t5, le système met à 0V le signal envoyé sur le port d'inversion de l'électroaimant, en prévision de la prochaine activation dans le sens du verrouillage.
Etape 904 : à l'instant t6, l'électroaimant 369 reçoit +24V sur son entrée d'activation. Le noyau rentre, ce qui déplace la tige 360 vers la position de verrouillage.
Etape 905 : simultanément, le mécanisme interne de la prise reçoit une commande électrique qui verrouille son crochet 322, c'est-à-dire l'empêche d'être écarté D3 par l'utilisateur.
Etape 904b : À l'instant t7, la cellule de position électroaimant 367 est désoccultée et renvoie un signal à +5V, ce qui indique que le doigt de blocage 351 est maintenant verrouillé. À l'instant t8, le système ayant constaté que le verrouillage avait été correctement obtenu à t7, ou en réponse à une fin de temporisation, il cesse d'émettre la commande de verrouillage de l'embase et du crochet de prise. Les étapes 904 et 905 se terminent et l'électroaimant n'est plus alimenté sur son entrée d'activation.
Etape 906 : le système met à +22V le signal envoyé sur le port d'inversion de l'électroaimant, en prévision de la prochaine activation dans le sens du déverrouillage.
Etape 1006a : le système bloque le démarrage du véhicule et lance la recharge, par exemple si le véhicule est considéré comme restitué en fin de location.
Etape 1006b : alternativement, le système lance la recharge sans bloquer le véhicule, par exemple si le véhicule appartient à un utilisateur qui dispose de droits pour la recharge, ou si le véhicule est une location qui n'est pas terminée.
Etape 910 : la prise est branchée et verrouillée sur le véhicule. L'embase de la borne est verrouillée et ne peut pas recevoir de prise. Cela minimise par exemple les risques d'intervertir plusieurs prises dans le cas d'une borne à plusieurs connecteurs mobiles, ou venant d'une borne voisine.
Etape 1010 : un utilisateur s'identifie en vue d'utiliser le véhicule, le même utilisateur ou un autre selon les cas et selon les possibilités offertes par le système de gestion. Par exemple, l'utilisateur pose sa carte ou son badge sur la borne pour validation de la prise du véhicule et pour obtenir l'autorisation de raccrocher la prise sur la borne.
Etape 911 : le système actionne l'électroaimant pour déverrouiller le doigt de blocage 351 de l'embase.
Etape 912 : le système commande le mécanisme interne du connecteur mobile 32 pour qu'il déverrouille son crochet 322.
Etape 911b : la cellule de position électroaimant 367 est occultée et renvoie un signal à 0V, ce qui indique que le doigt de blocage 351 est maintenant déverrouillé et que la prise peut être raccrochée.
Etape 1011 : l'utilisateur débranche la prise du véhicule.
Etape 1012 : l'utilisateur raccroche la prise dans son logement 331 sur la borne.
Etape 1013 : la cellule de présence prise 357 informe le système que la prise 32 est présente et accroché dans son logement 331.
Etape 1014 : l'utilisateur quitte la borne avec le véhicule
Etape 913 : le système modifie le signal envoyé sur le port d'inversion de l'électroaimant, en prévision de la prochaine activation dans le sens du verrouillage.
Etape 914 : ayant constaté que la prise était correctement accrochée, le système active l'électroaimant pour qu'il déplace la tige 360 vers la position de verrouillage.
Etape 915 : simultanément, le mécanisme interne de la prise reçoit une commande électrique qui verrouille son crochet 322, c'est-à-dire l'empêche d'être écarté D3 par l'utilisateur.
Etape 914b : la cellule de position électroaimant 367 est désoccultée et renvoie un signal à +5V, ce qui indique que le doigt de blocage 351 est maintenant verrouillé.
Etape 920 : la prise est accrochée et verrouillée dans son logement sur la borne, en attente d'une nouvelle utilisation. D'autres modes de réalisation sont possibles en combinant les caractéristiques de l'invention, avec des cinématiques différentes.
Par exemple, les FIGURE 17a et b illustrent un deuxième exemple de mode de réalisation, dans lequel le doigt de blocage 351 est mobile en translation parallèlement à la direction d'insertion et d'extraction D32 du connecteur. L'élément de verrouillage 360 est ici une tige, une barre ou une plaque qui coulisse Dl perpendiculairement au doigt de blocage 351. Il est muni sur sa face inférieure d'un logement ou une rainure 362, qui accueille un téton 352 dépassant à l'extrémité du doigt de blocage 351. Ce dernier vient en contact avec le dos du crochet de connecteur 322, par un contact de surface S35 présentant une inclinaison qui repousse D2 le doigt 351 vers le haut de la figure lorsque le crochet 322 se décroche D3, à condition de vaincre l'effort de rappel d'un ressort de traction 359 et lorsque la rainure 362 est en face du téton 352.
Les FIGURE 18a et b illustrent un troisième exemple de mode de réalisation, dans lequel le doigt de blocage 351 est pivotant dans le même plan que le crochet de connecteur 322, et d'une forme approximativement rectiligne entre son axe 350 et son extrémité en contact avec le crochet 322. En position verrouillée, il est parallèle à la direction d'insertion et extraction D32 et retenu en pivotement par une tige 360 parallèle à son axe 350. Lorsque la rainure 362 de la tige 360 vient Dl en regard de la tranche 352 du doigt 351, l'extrémité bloquant le crochet peut reculer D2 suffisamment pour permettre au crochet de s'écarter D3.
Alternativement, la tige de verrouillage 360 est située du même côté de l'axe 350 que le crochet 322 et derrière ledit doigt par rapport au crochet.
Les FIGURE 19a et b illustrent un quatrième exemple de mode de réalisation fonctionnant de manière similaire au troisième mode, et dans lequel le doigt de blocage 351 est pivotant dans un plan perpendiculaire au plan de pivotement du crochet de connecteur 322. L'axe de pivotement 350 du doigt de blocage 351 est parallèle à la direction d'insertion et d'extraction D32.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS
    1. Borne (1) de rechargement pour batterie de stockage électrique, notamment de véhicules électriques, destinée à être implantée de façon fixe dans un environnement non protégé, comprenant : un ou plusieurs composants formant un circuit électrique de chargement enfermé à l'intérieur d'une paroi extérieure (21, 31) formant une enceinte extérieure de protection, au moins un connecteur mobile (32) qui est muni d'une partie de connexion (327) et connecté audit circuit de chargement par un câble électrique (328), au moins un réceptacle (33) porté par la paroi extérieure (21, 31) et comprenant au moins un logement de protection (331) d'une forme agencée pour recevoir et obturer ou protéger ladite partie de connexion (327) ; caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un mécanisme de verrouillage (35, 36) de connecteur incluant un crochet de réceptacle (332) porté par le réceptacle (33) et présentant une forme agencée pour coopérer par butée mécanique avec une forme d'un crochet de connecteur (322) porté par le connecteur mobile (32) ; en ce qu'au moins l'un parmi ledit crochet de réceptacle (332) et ledit crochet de connecteur (322) forme un crochet (322) mobile, qui peut être déplacé selon une course de déplacement (D3), entre au moins : - une position accrochée, dans laquelle la coopération desdits crochets (322, 332) retient le connecteur mobile (32) dans une position de stockage dans laquelle la partie de connexion (327) est située à l'intérieur du logement de protection (331), et - une position décrochée, dans laquelle ledit crochet mobile (322) est suffisamment écarté pour permettre une extraction de la partie de connexion (327) hors dudit logement de protection (331) ; en ce que le mécanisme de verrouillage comprend un doigt de blocage (351) qui peut être déplacé (D2) entre au moins : - une position de blocage, dans laquelle le doigt de blocage (351) forme une butée qui interdit le déplacement (D3) du crochet mobile (322) depuis la position accrochée vers la position décrochée, - une position escamotée, dans laquelle le doigt de blocage (351) autorise ledit déplacement (D3) du crochet mobile (322), et - une position d'absence différente de la position de blocage et de la position escamotée, lorsque le connecteur mobile (32) est extrait dudit réceptacle (33) ; en ce que le mécanisme de verrouillage comprend au moins un capteur de présence (357) agencé pour détecter au moins une position du doigt de blocage (351) ; et en ce que le mécanisme de verrouillage comprend en outre au moins un actionneur de verrouillage (369) qui est commandé électriquement pour déplacer un élément de verrouillage (360) entre au moins : - une position verrouillée, dans laquelle il coopère avec ledit doigt de blocage (351) par butée de formes (352, 362) pour le maintenir en position de blocage, et - une position libérée, dans laquelle il autorise le déplacement (D2) du doigt de blocage (351) depuis la position de blocage vers la position escamotée.
  2. 2. Borne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le mécanisme de verrouillage de connecteur comprend en outre au moins un élément élastique de rappel (359) monté entre le réceptacle (33) et le doigt de blocage (351) de façon à déplacer (D4) ledit doigt de blocage (351) dans la position d'absence, lorsque le connecteur mobile (32) est extrait dudit réceptacle (33).
  3. 3. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le crochet de connecteur (322) est mobile par rapport audit connecteur (32) sous l'effet d'une pièce de manœuvre (321), et en ce que, lorsque ladite pièce de manœuvre (321) est actionnée par un utilisateur, le déplacement dudit crochet de connecteur (322) depuis sa position accrochée vers sa position décrochée appuie sur le doigt de blocage (351) par contact de formes (S35) présentant une géométrie agencée pour produire un déplacement dudit doigt de blocage (351) depuis sa position de blocage vers sa position escamotée lorsque l'utilisateur exerce un effort suffisant pour vaincre un effort de rappel appliqué audit doigt de blocage (351) par un élément élastique (359) qui le relie au réceptacle (33).
  4. 4. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de verrouillage (360) se déplace entre la position verrouillée et la position libérée selon une translation (Dl) de direction (A36) perpendiculaire au déplacement du doigt de blocage (351).
  5. 5. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le doigt de blocage (351) se déplace entre sa position de blocage et sa position escamotée par pivotement autour d'un axe (350) transversal à la direction d'extraction (D32) du connecteur mobile (32).
  6. 6. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de verrouillage comprend au moins un capteur de verrouillage (367) agencé pour détecter au moins une position de l'élément de verrouillage (360).
  7. 7. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le crochet de réceptacle (332) est fixe et formé par un épaulement perpendiculaire à la direction d'extraction (D32) du connecteur mobile (32), en ce qu'il retient par appui plan le crochet de connecteur (322), lequel dépasse du connecteur mobile (32) pour pénétrer dans le réceptacle (33) parallèlement à sa direction d'extraction (D32) et se déplace entre sa position accrochée et sa position décrochée par pivotement autour d'un axe (3220) perpendiculaire à ladite direction d'extraction (D32), en ce que le mécanisme de verrouillage (35, 36) est situé dans le prolongement de la direction d'extraction (D32) à l'intérieur de ou intégré dans la paroi extérieure (21, 31) et comprend : - un levier formant un bras pivotant autour d'un axe (350) sensiblement parallèle à l'axe (3220) du crochet de connecteur (322), ledit bras comprenant : o d'un côté de son axe de pivotement, une première extrémité coudée vers le crochet de connecteur (322) pour s'insérer derrière lui et former le doigt de blocage (351), et o d'un côté opposé, une deuxième extrémité (358) coopérant avec un capteur de présence (357) pour détecter au moins une des positions dudit doigt de blocage (351) ; - une tige de verrouillage (360) qui est déplacée longitudinalement selon une direction parallèle à l'axe de pivotement (350) du doigt de blocage (351) par un actionneur électromécanique (369) et intercepte la trajectoire de pivotement d'une portée de verrouillage (352) d'un bras de blocage (353) dudit levier : o en position verrouillée, par une première partie (361) de sa périphérie, et o en position libérée, par une deuxième partie (362) de sa périphérie située axialement en retrait par rapport à ladite première partie (361).
  8. 8. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réceptacle (33) est réalisé de façon monopièce ou forme un ensemble solidaire porté par la paroi extérieure (31) et pouvant être détaché ou démonté de ladite paroi extérieure (31) en une seule pièce et comprend : - d’une part, un orifice de guidage (333) par lequel ledit câble (328) traverse la paroi extérieure (31) et se déplace axialement pour être extrait de ou rétracté à l'intérieur de l'enceinte de protection, et - d'autre part, le logement de protection (331) muni du crochet de réceptacle (332).
  9. 9. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend : - d'une part, au moins une partie fixe formant un socle (2) implanté de façon statique et qui présente au moins une surface dite intérieure (203) dirigée vers l'intérieur de l'enceinte de protection, sur laquelle est implantée au moins une première partie (61) desdits composants de la borne ; et - d'autre part, au moins une partie mobile articulée sur ledit socle (2) pour former une porte (3) qui présente au moins une surface dite intérieure (302) dirigée vers l'intérieur de l'enceinte de protection, sur laquelle est implantée au moins une deuxième partie (81, 82, 83, 84, 329) desdits composants, laquelle porte (3) est mobile entre au moins : - une position fermée, dans laquelle ladite porte (3) forme une partie (31) de l'enceinte extérieure de protection et obstrue l'accès auxdites surfaces intérieures (203, 302) ; et - une position ouverte, dans laquelle ladite porte (3) autorise un accès, notamment pour le contrôle et la maintenance, auxdites surfaces intérieures (203, 302).
  10. 10. Borne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le réceptacle (33) de connecteur mobile (32) est porté par la porte (3) de la borne, et en ce que le câble électrique de chargement (328) est enroulé à l'intérieur de la borne sur un enrouleur (329) à rembobinage automatique ou à commande électrique, lequel enrouleur (329) est implanté sur une surface intérieure (302) de la porte (3) ou intégré à elle.
  11. 11. Borne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de refroidissement agencé pour réaliser une circulation d'air de façon à évacuer vers l'air extérieur une énergie thermique générée à l'intérieur de la borne par un système à refroidir incluant ledit circuit électrique de chargement, ledit système de refroidissement comprenant au moins un échangeur thermique (72) réalisant un transfert thermique par conduction étanche entre : - d'une part, une partie dite ouverte de l'enceinte de protection extérieure qui renferme un volume formant un circuit d'air dit extérieur (7) depuis au moins une ouverture d'entrée (701) d'air extérieur vers au moins une ouverture de sortie (702) d'air extérieur en passant par au moins une première surface d'échange, dite extérieure (727), dudit au moins un échangeur thermique (72) ; et - d'autre part, une partie dite étanche (800) de l'enceinte de protection extérieure qui renferme un volume étanche formant un circuit d'air dit intérieur (8) dans lequel au moins un circulateur (81) fait circuler en circuit fermé un courant d'air intérieur entre ledit système (61, 62) à refroidir et au moins une deuxième surface d'échange, dite intérieure (728), dudit au moins un échangeur thermique (72).
  12. 12. Borne selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un circulateur dit extérieur (71) disposé au sein du circuit d'air extérieur (7) de façon à y faire circuler l'air depuis l'ouverture d’entrée (701) vers l'ouverture de sortie (702), notamment disposé immédiatement en amont dudit au moins un échangeur thermique (72) de façon à souffler l'air du circuit sur la au moins une surface d'échange extérieure (727) dudit au moins un échangeur thermique (72).
  13. 13. Borne selon l'une quelconque des revendications 11 à 12, caractérisée en ce que le volume renfermant le circuit d'air intérieur (8) comprend : - d'une part, au moins une chambre (80) qui baigne au moins une première partie (61) dudit système à refroidir, et - d'autre part, un conduit dit descendant (82) mettant en relation une partie haute (802) de ladite chambre (80) située au-dessus de ladite première partie (61) avec une partie basse (801) de ladite chambre (80) située en dessous de ou incluant ladite première partie (61) ; et en ce qu'elle comprend au moins un circulateur de conduit (81) intégré de façon étanche audit conduit descendant (82) de façon à y imposer une circulation d'air depuis ladite partie haute (802) jusqu'à ladite partie basse (801).
  14. 14. Borne selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que le volume renfermant le circuit d’air intérieur (8) comprend : - d'une part, au moins une première chambre (801) qui baigne au moins une première partie (61) dudit système à refroidir, et - d'autre part, au moins une deuxième chambre (802) qui baigne la surface d'échange intérieure (728) dudit au moins un échangeur thermique (72), et de préférence aussi une deuxième partie (62) dudit système à refroidir, ladite deuxième chambre (802) étant disposée au-dessus de ladite première chambre (801) ; en ce que le circuit d'air intérieur (8) comprend un conduit dit descendant (82) mettant en relation ladite deuxième chambre (802) avec ladite première chambre (801) ; et en ce que ledit circuit d'air intérieur (8) comprend en outre : - d'une part, au moins un circulateur de conduit (81) agencé dans ledit conduit descendant (82) de façon à y imposer une circulation d'air descendant depuis la deuxième chambre (802) jusqu'à la première chambre (801) ; et - d'autre part, au moins un circulateur de chambres (83) intégré à une paroi (84) séparant lesdites première (801) et deuxième (802) chambres de façon à imposer une circulation d'air depuis ladite première chambre (801) vers ladite deuxième chambre (802).
  15. 15. Borne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le circulateur de chambres (83) est disposé de façon à souffler l'air depuis la première chambre (801) directement sur la surface d'échange intérieure (728) dudit au moins un échangeur thermique (72).
  16. 16. Procédé de gestion du déverrouillage de connecteur dans une borne selon l'une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - détection d'autorisation, comprenant une détection (800) d'une donnée représentant une autorisation d'extraction du connecteur (32) et débutant une période d'autorisation d'extraction ; - activation de libération, comprenant une activation (901, tl) de l’actionneur de verrouillage (369) dans le sens du déplacement de l'élément de verrouillage (360) vers la position libérée et débutant une période d'activation de libération ; - si un utilisateur extrait le connecteur (32) de son logement (331), détection d'absence, comprenant une détection (802, t2) d'un signal du capteur de présence (357) indiquant que le doigt de blocage (351) n'est pas dans sa position de blocage ; - sous condition de ladite détection d'absence ou d'une fin de temporisation de l'activation de libération, cessation (t3) de l'activation de libération.
  17. 17. Procédé de gestion du déverrouillage de connecteur dans une borne selon l'une quelconque des revendications 6 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - détection d'une commande de verrouillage ou d'une fin de temporisation d'une période d'autorisation d'extraction ; - activation de verrouillage, comprenant une activation (904, t5) de l’actionneur de verrouillage (369) dans le sens du déplacement de l'élément de verrouillage (360) vers la position verrouillée et débutant une période d'activation de verrouillage ; - détection de verrouillage, comprenant une détection (t6) d'un signal du capteur de verrouillage (367) indiquant que l'élément de verrouillage est dans sa position verrouillée ; - sous condition de ladite détection de verrouillage ou d'une fin de temporisation de l'activation de verrouillage, cessation (t7) de l'activation de verrouillage.
  18. 18. Procédé selon les revendications 16 et 17, caractérisé en ce que l'étape d'activation de libération forme en outre une étape de déverrouillage de crochet de connecteur (322) et comprend en outre une activation d'un verrou de prise intégré dans ledit connecteur (32) de façon à autoriser une manœuvre de décrochement du crochet de connecteur (322).
  19. 19. Procédé selon les revendications 16 et 17 ou selon les revendications 16 et 18, caractérisé en ce que l'étape d'activation de verrouillage forme en outre une étape de verrouillage de crochet de connecteur (322) et comprend en outre une activation d'un verrou de prise intégré dans ledit connecteur (32) de façon à interdire toute manœuvre de décrochement du crochet de connecteur (322).
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