FR3048560B1

FR3048560B1 - Ensemble de rechargement d'une batterie et procede de recharge mettant en oeuvre un tel ensemble

Info

Publication number: FR3048560B1
Application number: FR1651785A
Authority: FR
Inventors: Thierry Labaye; Vincent Clerc
Original assignee: Aldebaran Robotics SA
Current assignee: Softbank Robotics SAS
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: WO2017148867A1; FR3048560A1; CN108701938B; US20210184396A1; EP3424111A1; BR112018017158A2; CA3015586A1; AU2017226859B2; AU2017226859A1; MX2018009754A; CN108701938A; RU2692767C1; JP2019509595A; CA3015586C; SG11201806732SA; KR20180098683A

Abstract

L'invention concerne un ensemble de rechargement (100) comprenant un objet (20) comprenant une batterie et une fiche (10) destinée à recharger la batterie, la fiche (10) étant connectable à une source électrique. Selon l'invention, l'objet (20) comprend une embase (21) apte à réceptionner la fiche (10), comprenant un premier connecteur électrique (22), un premier connecteur magnétique (23) apte à positionner la fiche (10) par rapport à l'embase (21). La fiche (10) comprend une surface de contact (11) de forme complémentaire à une surface de l'embase (21), un deuxième connecteur électrique (12) disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique (22) pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques (22, 12) quand la surface de contact (11) est positionnée sur la surface de l'embase (21), un deuxième connecteur magnétique (13), positionné à proximité de la surface de contact (11), attirant le premier connecteur magnétique (23), de façon à permettre l'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques (23, 13) et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie. Un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (22, 12) est un connecteur surfacique (24) et l'autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel (14) disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique (24), pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact (11) sur l'embase (21).

Description

ENSEMBLE DE RECHARGEMENT D’UNE BATTERIE ET PROCEDE DE RECHARGE METTANT EN OEUVRE UN TEL ENSEMBLE L’invention concerne un ensemble de rechargement comprenant un objet et une fiche de rechargement d’une batterie rechargeable de l’objet. L’invention peut s’appliquer à tout domaine nécessitant la recharge d’une batterie, par exemple la téléphonie ou la robotique. L’invention concerne également un procédé de recharge d’une batterie rechargeable mettant en œuvre un tel ensemble.

Un objet fonctionnant sur batterie nécessite à un moment donné une recharge de sa batterie. Cet objet est alors connecté à une source électrique par l’intermédiaire d’un dispositif spécifique permettant la recharge de sa batterie. Néanmoins, il arrive qu’il y ait des difficultés à connecter l’objet au dispositif de rechargement, soit à cause d’un mauvais positionnement du dispositif par rapport à l’objet, soit à cause de mauvais contacts entre les connecteurs de l’objet et du dispositif. Par ailleurs, il arrive, lorsque l’objet est connecté à son dispositif de rechargement, que des arcs électriques se créent entre les connecteurs électriques de l’objet et du dispositif de rechargement, pouvant détériorer l’objet et/ou le dispositif. L’objet peut aussi être un véhicule mobile, plus précisément automobile c’est-à-dire mobile par ses propres moyens. Un véhicule mobile peut être alimenté en électricité par une ou des batteries d’accumulateurs, ou plus communément une ou des batteries. II s’agit d’un ensemble d’accumulateurs électriques reliés entre eux de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée. Le premier but de la batterie est de fournir l'intensité et la tension nécessaire au déplacement du véhicule. La batterie peut aussi être utilisée pour alimenter l’appareillage électronique embarqué sur le véhicule. II est alors nécessaire, à un moment donné, de recharger la batterie de l’objet ou du véhicule. Généralement, un véhicule fonctionnant sur batterie est apte à se mouvoir tant que la batterie est chargée et devient immobile en fin de charge de celle-ci. Il faut alors une intervention extérieure pour, par exemple, aller poser le véhicule sur une base de rechargement de la batterie. Les mêmes problèmes que cités ci-dessus peuvent se produire : difficultés de connexion entre le véhicule et sa base et/ou création d’arcs électriques non souhaités.

De plus, lors de sa recharge, le véhicule, devant rester positionné sur sa base, est alors inactif le temps que sa batterie soit rechargée. De même pour un objet, lorsque celui-ci se recharge, il doit rester sur son socle de rechargement, ce qui empêche de le déplacer. L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un ensemble de rechargement comprenant un objet ayant une batterie, l’objet pouvant être un objet immobile ou un véhicule mobile, et une fiche destinée à recharger la batterie de l’objet, la fiche étant connectable à une source électrique, ainsi qu’un procédé mettant en œuvre un tel ensemble, permettant à tout objet de se recharger avec une connexion facilitée entre la fiche et l’objet. L’ensemble de rechargement selon l’invention est aussi configuré de manière à permettre à un véhicule mobile de se déplacer, même pendant la recharge de sa batterie. A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble de rechargement comprenant comprenant un objet comprenant une batterie, une fiche destinée à recharger la batterie, la fiche étant connectable à une source électrique, l’objet comprenant une embase apte à réceptionner la fiche, comprenant un premier connecteur électrique, un premier connecteur magnétique apte à positionner la fiche par rapport à l’embase, la fiche comprenant une surface de contact de forme complémentaire à une surface de l’embase, un deuxième connecteur électrique disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques quand la surface de contact est positionnée sur la surface de l’embase, un deuxième connecteur magnétique, positionné à proximité de la surface de contact, attirant le premier connecteur magnétique, de façon à permettre l’alignement des premier et deuxième connecteurs électriques et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie, et un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur surfacique et l’autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique, pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact sur l’embase.

Avantageusement, le connecteur surfacique a une forme circulaire.

Avantageusement, l’ensemble de rechargement comprend en outre un détecteur de présence apte à détecter un contact entre la surface de contact et la surface de l’embase.

Selon un mode de réalisation, le connecteur ponctuel formant un premier point de contact avec la surface de contact, l’ensemble est configuré de façon à ce qu’un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact selon un premier axe sensiblement perpendiculaire à la surface de contact passant par le premier point de contact.

Avantageusement, l’ensemble est configuré de façon à générer un effort selon le premier axe sensiblement perpendiculaire à la surface de contact passant par le premier point de contact pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie.

Selon un autre mode de réalisation, la fiche est connectable à la source électrique par un câble électrique, la fiche comprend un corps sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique et le deuxième connecteur magnétique, une partie mobile en rotation par rapport au corps, le câble étant fixé à la partie mobile et relié électriquement aux connecteurs par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile.

Selon un autre mode de réalisation, l’embase comprend une cavité ayant la forme complémentaire d’une calotte sphérique ayant un premier pôle et un premier rayon, la fiche a la forme d’une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon, et le connecteur surfacique est centré sur un cercle de centre le premier pôle.

Avantageusement, la fiche comprend un troisième connecteur électrique positionné sur le deuxième pôle de la fiche, l’embase comprend un quatrième connecteur électrique positionné sur le premier pôle de l’embase, de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques quand la surface de contact est positionnée sur l’embase.

Avantageusement, la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif, le troisième connecteur électrique est raccordé au pôle négatif de la source électrique et le deuxième connecteur électrique est raccordé au pôle positif de la source électrique.

Selon un autre mode de réalisation, la surface de contact comprend une zone souple ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe, destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique avec le premier connecteur électrique quand la surface de contact est positionnée sur l’embase. L’invention a aussi pour objet un procédé de recharge mettant en œuvre un tel ensemble de rechargement comportant les étapes suivantes : • Positionnement de la surface de contact sur la surface de l’embase, • Alignement des premier et deuxième connecteurs électriques.

Avantageusement, le procédé de recharge comporte en outre une étape d’activation de la recharge comportant les étapes suivantes : • Vérification de la présence de la fiche sur l’objet par le détecteur de présence, • Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension, • Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance.

Avantageusement, le procédé de recharge comporte en outre une étape de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l’ordre suivant: • Désolidarisation du deuxième connecteur électrique et du premier connecteur électrique, • Désolidarisation du quatrième connecteur électrique et du troisième connecteur électrique. L’objet peut être tout objet disposant d’une batterie et pouvant être rechargé. Il peut s’agir d’un objet tel qu’un téléphone, un jouet ou bien il peut s’agir d’un objet mobile tel qu’un véhicule automobile, c’est-à-dire qui se déplace par ses propres moyens, par exemple un robot. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente schématiquement la fiche de l’ensemble de rechargement selon l’invention, - la figure 2 représente un exemple d’une surface de l’embase de l’ensemble de rechargement selon l’invention, - la figure 3 représente schématiquement une vue de face de la surface de contact de la fiche de l’ensemble de rechargement selon rinvention, - la figure 4 représente une vue de face d’une surface de l’embase pouvant réceptionner la fiche de l’ensemble de rechargement présenté à la figure 3 selon l’invention, - la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe d’un connecteur électrique de la fiche de l’ensemble de rechargement selon rinvention, - la figure 6 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche de l’ensemble de rechargement selon l’invention, - la figure 7 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche de l’ensemble de rechargement selon l’invention, la surface de contact de la fiche étant en contact avec la surface de l’embase de l’objet, - la figure 8 représente schématiquement une vue en coupe de l’objet de l’ensemble de rechargement selon l’invention, - la figure 9 illustre les étapes d’un procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement selon l’invention, - la figure 10 représente un robot à caractère humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche d’un ensemble de rechargement selon l’invention.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.

Dans la description, l’invention est décrite avec l’exemple d’un objet. Cependant, l’invention est applicable à tout autre objet, qu’il soit immobile ou mobile, c’est-à-dire à tout véhicule mobile disposant d’une batterie pouvant être rechargée.

La figure 1 représente schématiquement une fiche 10 d’un ensemble de rechargement 100 selon l’invention.

La figure 2 représente un exemple d’une surface de l’objet 20 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention. L’ensemble de rechargement 100 comprend un objet 20 comprenant une batterie et la fiche 10 destinée à recharger la batterie. La fiche 10 est connectable à une source électrique.

Comme on peut voir sur la figure 2, l’objet 20 comprend une embase 21 apte à réceptionner la fiche 10. L’embase 21 comprend un premier connecteur électrique 22 et un premier connecteur magnétique 23 (non visible sur la figure 2) apte à positionner la fiche 10 par rapport à l’embase 21.

Dans cette demande, un connecteur, qu’il soit électrique ou magnétique, est à comprendre comme un élément de contact, c’est-à-dire un point ou une surface, permettant de créer une connexion, respectivement électrique ou magnétique.

Comme on peut voir sur la figure 1, la fiche 10 comprend une surface de contact 11 de forme complémentaire à une surface de l’embase 21. La fiche comprend un deuxième connecteur électrique 12 disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique 22 pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12 quand la surface de contact 11 est positionnée sur la surface de l’embase 21. La fiche 10 comprend un deuxième connecteur magnétique 13 (non visible sur la figure 1), positionné à proximité de la surface de contact 11, attirant le premier connecteur magnétique 23, de façon à permettre l’alignement des premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12 et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie.

Selon l’invention, un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques 22, 12 est un connecteur surfacique 24 et l’autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques 22, 12 est un connecteur ponctuel 14 disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique 24, pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 11 sur l’embase 21.

La surface de contact 11 étant de forme complémentaire à la surface de l’embase 21 comprenant le premier connecteur électrique 22, les deux surfaces sont en contact l’une contre l’autre lors de la recharge de la batterie. Les deux connecteurs magnétiques 23, 13 sont respectivement positionnés à proximité de la surface de l’embase 21 et de la surface de contact 11. Attirant le premier connecteur magnétique, en approchant la fiche 11 de l’embase 21, les deux connecteurs magnétiques 23, 13 vont exercer une force d’attraction l’un vers l’autre. Les deux connecteurs magnétiques 23, 13 sont positionnés de façon à ce que les deux connecteurs électriques 22, 12 soient en contact l’un contre l’autre lorsque les deux connecteurs magnétiques 23, 13 exercent une force d’attraction l’un envers l’autre. L’invention est décrite avec un connecteur magnétique dans la fiche 10 et un connecteur magnétique dans l’embase 21, mais elle inclut aussi les configurations où la fiche 10 comprend plusieurs connecteurs magnétiques 13 et l’embase 21 comprend plusieurs connecteurs magnétiques 23, avantageusement le même nombre de connecteurs magnétiques que la fiche, mais pas nécessairement.

Les connecteurs magnétiques 13, 23 permettent de maintenir un contact électrique optimal des connecteurs électriques 12, 22 entre eux. Ils font aussi office de détrompeurs et assurent l’auto-alignement entre la fiche 10 et l’embase 21.

Selon un mode de réalisation avantageux, le connecteur surfacique 24 a une forme circulaire.

Par ailleurs, l’un des connecteurs électriques 22, 12 étant un connecteur surfacique 24 et l’autre étant un connecteur ponctuel 14 disposé de façon à venir en contact contre le connecteur surfacique 24, et avec un ou une pluralité de connecteurs magnétiques réparti(s) respectivement dans la fiche 10 et l’embase 21, il est possible d’établir le contact électrique entre la fiche 10 et l’embase 21 quelque soit l’orientation de la surface de contact 11 de la fiche 10 par rapport à l’embase 21, et ce pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 11 par rapport à la surface de l’embase 21. Par exemple, avec un connecteur surfacique 24 en forme d’anneau, comme représenté sur la figure 2, le connecteur ponctuel 14 peut entrer en contact avec le connecteur surfacique 24 quelque soit l’orientation de la surface de contact 11 de la fiche 10 sur l’embase 21. Autrement dit, la surface de contact 11 peut prendre une position quelconque autour d’une rotation de 360° par rapport à la surface de l’embase 21. Si on considère un axe passant par le centre de l’anneau et sensiblement perpendiculaire à un plan comprenant un périmètre de l’anneau, la fiche 10 et donc sa surface de contact 11 peut prendre une position initiale mais aussi effectuer une rotation autour dudit axe par rapport à la surface de l’embase 21, d’un angle quelconque allant de 0 à 360°, et quelque soit l’angle, le connecteur ponctuel 14 est en contact contre le connecteur surfacique 24. Ceci s’applique aussi au cas où le connecteur surfacique 24 est de forme polygonale, par exemple rectangulaire. Le même connecteur ponctuel 14 peut former un contact électrique avec ledit connecteur surfacique 24 pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 11 par rapport à l’embase 21.

Cette configuration est à la fois avantageuse en phase d’approche de la fiche 10 vers l’objet 20 dans le placement de la fiche 10 sur l’embase 21 puisqu’il n’est pas nécessaire d’observer un alignement particulier de la surface de contact 11 de la fiche 10 par rapport à la surface de l’embase 21 pour faire un contact entre les deux connecteurs électriques 12, 22, mais aussi lors de la recharge de la batterie puisqu’une fois le contact effectué entre les deux connecteurs électriques 12, 22, la fiche peut conserver un peu de mobilité en rotation sans pour autant interrompre le contact électrique entre les deux connecteurs électriques 12, 22. En effet, une fois le contact électrique établi, il est possible qu’une action extérieure vienne faire bouger la fiche 10, la faisant légèrement glisser sur la surface de l’embase 21. Grâce au contact entre le connecteur surfacique 24 et le connecteur ponctuel 14 et le degré de rotation admissible, le contact électrique peut demeurer.

Le connecteur surfacique 24 peut être de forme circulaire. Sur la figure 2, il s’agit d’un anneau. L’invention s’applique également à un connecteur surfacique 24 formant un cercle, c’est-à-dire un anneau d’épaisseur très faible. L’invention s’applique également à un connecteur surfacique 24 étant une portion de cercle ou une portion d’anneau. Dans ce cas, l’angle cité précédemment n’est plus compris entre 0 et 360°. Par exemple si la portion de cercle ou la portion d’anneau est un demi-cercle ou un demi-anneau, l’angle est alors compris entre 0 et 180°. Si la portion de cercle ou la portion d’anneau est un quart de cercle ou un quart d’anneau, l’angle est alors compris entre 0 et 90°. L’invention permet d’enlever le lien entre le contact mécanique et le contact électrique. Ainsi, on se libère complètement des tolérances de positionnement entre les contacts électriques et la structure mécanique qui permet le positionnement de la fiche 10 par rapport à l’embase 21. En d’autres termes, l’invention permet d’établir un contact électrique entre les connecteurs électriques pour plusieurs orientations distinctes de la fiche par rapport à l’embase. Un seul connecteur ponctuel 14 peut donc réaliser un contact électrique avec le connecteur surfacique 24 pour une multitude de positionnements de la fiche 10 sur l’embase 21.

Comme expliqué précédemment, l’un des connecteurs électriques 22, 12 est avantageusement un connecteur surfacique 24 et l’autre est un connecteur ponctuel 14. Sur les figures 1 et 2, le premier connecteur électrique 22 est le connecteur surfacique 24 et le deuxième connecteur électrique 12 est le connecteur ponctuel 14. II s’agit de la configuration où le connecteur surfacique 24 est sur l’embase 21 et le connecteur ponctuel 14 est sur la surface de contact 11 de la fiche 10. Néanmoins, l’invention inclut également la configuration où le connecteur surfacique 24 est sur la surface de contact 11 de la fiche 10 et le connecteur ponctuel 14 est sur l’embase 21. L’invention inclut également la configuration dans laquelle il y a plusieurs connecteurs ponctuels 14. L’utilisation de plusieurs connecteurs ponctuels 14 permet de réduire les risques de court-circuit entre la surface de contact 11 et l’embase 21.

Dans un mode de réalisation préféré, et comme représenté sur les figures 1 et 2, l’embase 21 comprend une cavité ayant la forme complémentaire d’une calotte sphérique ayant un premier pôle 30 et un premier rayon 31. La fiche 10 a la forme d’une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon 31, et le connecteur surfacique 24 est centré sur un cercle de centre le premier pôle 30.

Cette configuration est particulièrement avantageuse pour former le contact électrique. Ainsi le connecteur surfacique 24 forme une partie de la surface faisant le contact, soit sur la surface de contact 11 soit sur la surface de l’embase 21, et le connecteur ponctuel 14, disposé en surface de la surface, soit de l’embase 21, soit sur la surface de contact 11, peut former le contact électrique avec le connecteur surfacique 24, quelque soit l’endroit où le contact se fait sur le connecteur surfacique 24.

Cette configuration permet donc à la fiche de se positionner parfaitement sur l’embase afin d’assurer l’alignement des connecteurs électriques et le maintien d’un contact électrique nécessaire au passage du courant de charge de la batterie. Les formes en portion de sphère pour la fiche et l’embase leur permettent de se coller l’une contre l’autre, l’embase 21 épousant complètement la forme de la fiche 10.

On peut noter que la fiche en forme de calotte sphérique et l’embase de forme complémentaire à la calotte sphérique est une configuration particulièrement avantageuse comme expliqué précédemment et dans la suite. Néanmoins, l’invention s’applique similairement à deux surfaces planes (surface de contact 11 et surface de l’embase 21) qui se plaquent l’une contre l’autre ou à une fiche cubique avec une embase de forme complémentaire pour recevoir le cube de la fiche, ou bien à une fiche de section octogonale avec une embase de forme complémentaire ou plus généralement une fiche ayant une section ovale ou polygonale avec une embase de forme complémentaire et pour chacune des configurations, le connecteur ponctuel est plaqué contre le connecteur surfacique. En d’autres termes, le contact entre le connecteur ponctuel et le connecteur surfacique se fait à la surface de l’élément (embase ou surface de contact) comprenant le connecteur surfacique. Le connecteur ponctuel est donc en contact avec la surface de l’élément (embase ou surface de contact de la fiche selon la configuration choisie) comprenant le connecteur surfacique (il s’agit de l’embase sur la figure 2) et ce contact physique du connecteur ponctuel avec la surface de l’élément correspond aussi au contact entre le connecteur ponctuel et le connecteur surfacique. L’ensemble de rechargement 100 peut aussi avantageusement comprendre un détecteur de présence 33 apte à détecter un contact entre la surface de contact 11 et la surface de l’embase 21. Le détecteur de présence 33 permet de détecter la présence de la surface de contact 11 contre la surface de l’embase 21. Lorsque ce contact est réalisé, la charge de la batterie peut alors commencer.

Sur la figure 1, le détecteur de présence 33 est sur la surface de contact 11. Tout comme pour le connecteur ponctuel, l’invention inclut aussi la configuration dans laquelle le détecteur de présence est sur la surface de l’embase 21 quand le connecteur surfacique 24 est sur la surface de contact 11 de la fiche 10.

La figure 1 est représentée avec trois détecteurs de présence 33. L’invention s’applique de la même manière à un seul détecteur de présence, deux, trois, ou plus que trois.

Avantageusement, le nombre de détecteurs de présence 33 est égal au nombre de connecteurs ponctuels 14 et les détecteurs de présence 33 et les connecteurs ponctuels 14 sont disposés en alternance sur une circonférence de la surface, c’est-à-dire sur une portion de sphère de contact.

La figure 3 représente schématiquement une vue de face de la surface de contact 11 de la fiche 10 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention. La fiche 10 est connectable à la source électrique par un câble électrique 15. La fiche 10 comprend un corps 16 sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique 12 et le deuxième connecteur magnétique 13. La fiche 10 comprend en outre une partie 17 mobile en rotation par rapport au corps 16, le câble 15 étant fixé à la partie mobile 17 et relié électriquement aux connecteurs 12 par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile 17. Cette caractéristique présente un avantage en termes de sécurité pour l’objet (immobile ou mobile) et pour les personnes environnantes lors de la charge de la batterie. En effet, lors de la charge de la batterie, l’objet étant relié à un câble, il y a un risque qu’une personne croise involontairement dans sa trajectoire le câble électrique et chute et/ou fasse tomber l’objet. Mais grâce à la partie 17 mobile en rotation par rapport au corps 16, si quelque chose (ou quelqu’un) vient en contact du câble, selon le type de contact, la partie mobile 17 peut avoir un mouvement de rotation par rapport au corps 16. Si le contact impose des efforts plus importants, la fiche 10 peut alors se désolidariser de l’embase 21.

La mobilité en rotation de la partie mobile 17 peut se faire autour de la fiche mais aussi autour de l’axe du câble.

La figure 4 représente une vue de face d’une surface de l’embase 21 pouvant réceptionner la fiche 10 de l’ensemble de rechargement 100 présenté à la figure 3 selon l’invention. Selon un autre mode de réalisation, la fiche 10 peut comprendre un troisième connecteur électrique 35 positionné sur le deuxième pôle de la fiche 10. L’embase 21 peut alors comprendre un quatrième connecteur électrique 45 positionné sur le premier pôle de l’embase 21 de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique 35 pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques 35, 45 quand la surface de contact 11 est positionnée sur l’embase 21. Dans le cas d’une fiche 10 ayant la forme d’une calotte sphérique et d’une embase 21 de forme complémentaire, le quatrième connecteur électrique 45 forme un plot central, situé au centre du connecteur surfacique 24. Le connecteur surfacique 24 et le quatrième connecteur électrique 45 sont avantageusement concentriques.

La figure 5 représente schématiquement une vue en coupe d’un connecteur électrique de la fiche 10 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention. II s’agit d’un connecteur ponctuel 50. Le connecteur ponctuel 50 forme un premier point de contact 51 avec la surface de contact 11. Selon l’invention, l’ensemble 100 est configuré de façon à ce qu’un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact 11 selon un premier axe 52 sensiblement perpendiculaire à la surface de contact 11 passant par le premier point de contact 51. Ceci s’applique à chacun des connecteurs ponctuels. Ce degré de liberté autorise un léger mouvement radial et indépendant de chaque connecteur ponctuel. Les détecteurs de présence, eux, sont montés rigides et subissent directement les efforts supportés pas le câble. Les mouvements du câble se répercutent sur un ou plusieurs détecteurs de présence qui, répartis sur la surface de la portion de sphère, se trouvent soulevés et interrompent le contact physique entre la fiche et l’embase. La souplesse de montage des connecteurs électriques associée à la force de maintien en place des connecteurs magnétiques introduit un retard à la rupture du contact de charge, contrairement aux détecteurs de présence qui réagissent immédiatement. Ce séquençage permet aux détecteurs de présence d’informer le chargeur d’un arrachement imminent de la fiche et ce, en avance de phase avec la rupture du contact électrique. La puissance délivrée peut alors être coupée de façon à éviter la formation d’arcs électriques entre les connecteurs électriques.

Avantageusement, la surface de contact 11 comprend une zone souple 32 ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe 51, destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique 12 avec le premier connecteur électrique 22 quand la surface de contact 11 est positionnée sur l’embase 21. La zone souple 32 laisse une certaine liberté aux connecteurs électriques de la fiche 11 pour garantir un contact adéquat entre la fiche 11 et l’embase 21. La souplesse de la zone souple 32 permet ainsi au deuxième connecteur électrique 12 d’être avantageusement orienté selon un axe perpendiculaire à la surface de l’embase 21.

La répartition en alternance des connecteurs électriques et des détecteurs de présence, associée aux connecteurs magnétiques, offre l’avantage de ne pas nécessiter de système d’alignement fin et opère quelle que soit la position des connecteurs ponctuels sur le connecteur surfacique.

Selon un mode de réalisation, la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif. Avantageusement, le troisième connecteur électrique 35 est raccordé au pôle négatif de la source électrique et le deuxième connecteur électrique 12 est raccordé au pôle positif de la source électrique. Grâce à la zone souple 32 et au positionnement central du troisième connecteur électrique 35, si un cas d’arrachement non souhaité de la fiche 10 se produit, le troisième connecteur 35 se détache de l’embase en dernier, ce qui permet d’éviter la formation d’un arc électrique. Le troisième connecteur électrique 35 peut par exemple être monté sur ressort ou sur une pièce en élastomère ou toute autre pièce ayant une certaine élasticité. Sur le même principe, en approche de la fiche 10 sur l’embase 21, le troisième connecteur électrique 35 est le connecteur électrique qui se connecte en premier.

Additionnellement, l’ensemble de rechargement peut être configuré de façon à générer un effort selon le premier axe 52 sensiblement perpendiculaire à la surface de contact 11 passant par le premier point de contact 51 pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie.

La figure 6 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche 10 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention. Cette vue en coupe permet de représenter une configuration possible d’un détecteur de présence 33 au niveau de la surface de contact 11 de la fiche 10. De même, les connecteurs magnétiques 13 sont disposés en alternance avec les connecteurs électriques 12 de façon à favoriser un bon alignement des connecteurs électriques 12 avec le connecteur électrique 22 de l’embase 21.

La figure 7 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche 10 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention, la surface de contact 11 de la fiche 10 étant en contact avec la surface de l’embase 21 de l’objet 20. Les connecteurs magnétiques 13, 23 suppriment tout guidage mécanique et opèrent sans axe privilégié durant l’approche de la fiche 10 sur l’embase 21. Aucun guidage particulier n’est nécessaire puisqu’aucune pièce ne s’insère dans une autre. Une précision de mouvement relativement faible suffit pour que la fiche 10 se positionne correctement sur l’embase 21.

De plus, l’agencement sphérique des connecteurs électriques supprime la nécessité d’orientation dans le plan des contacts et n’impose pas d’orientation spécifique des connecteurs électriques lors de la prise en main de la fiche 10 pour la positionner sur l’embase 21.

La figure 8 représente schématiquement une vue en coupe de l’objet 20 de l’ensemble de rechargement 100 selon l’invention. Cette vue en coupe permet de représenter une configuration possible du quatrième connecteur électrique 45, positionné au centre de la surface de l’embase 21. Le connecteur électrique de l’embase 21 est, dans cette configuration, un connecteur surfacique 24. De même que sur la figure 6, les connecteurs magnétiques 23 sont disposés en alternance avec les connecteurs électriques 45, 24 de façon à favoriser un bon alignement des connecteurs électriques 12 avec les connecteurs électriques de l’embase 21.

La figure 9 illustre les étapes d’un procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement 100 selon l’invention. Le procédé comporte une étape 1001 de positionnement de la surface de contact 11 de la fiche 10 sur l’embase 21 et une étape 1002 d’alignement des premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12.

Le procédé peut aussi comporter une étape d’activation 1003 de la recharge comportant les étapes suivantes : • Vérification de la présence de la fiche 10 sur l’objet par le détecteur de présence 33, • Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension, • Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance.

Le procédé comporte également une étape 1004 de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l’ordre suivant: • Désolidarisation du deuxième connecteur électrique 12 et du premier connecteur électrique 22, • Désolidarisation du quatrième connecteur électrique 45 et du troisième connecteur électrique 35.

La figure 10 représente un robot à caractère humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche 10 d’un ensemble de rechargement 100 selon l’invention. Le robot 200 sur la figure 10 est pris comme exemple d’un robot humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche 10 d’un ensemble de rechargement 100 selon l’invention. La partie inférieure du robot 200 sur la figure 10 n’est pas fonctionnelle pour la marche, mais peut se mouvoir dans n’importe quelle direction sur son socle 140 qui roule sur la surface sur laquelle le robot 200 se trouve. Dans notre exemple, le robot 200 a une hauteur 110 qui peut être d’environ 120 cm, une profondeur 120 d’environ 65 cm et une largeur 130 d’environ 40 cm. Dans une configuration spécifique, le robot a une tablette 150 avec laquelle il peut communiquer des messages (audio, vidéo, pages internet) à son environnement, ou recevoir des entrées d’utilisateurs à travers une interface tactile de la tablette. En plus du processeur de la tablette, le robot utilise aussi le processeur de sa propre carte-mère qui peut être par exemple une carte ATOM ™ Z530 de Intel™. Avantageusement, le robot a aussi un processeur dédié aux flux de données entre la carte-mère et les cartes supportant les capteurs rotatifs magnétiques ou en abrégé MRE pour le terme anglo-saxon Magnetic Rotary Encoders et des capteurs qui contrôlent les moteurs des articulations dans un membre et les balles que le robot utilise comme roues, dans un mode de réalisation de rinvention. Les moteurs peuvent être de types différents, en fonction de l’amplitude du couple maximum nécessaire pour une articulation définie. Par exemple, moteurs à courant continu à balais sans noyau de e-minebea™ (SE24P2CTCA par exemple) peuvent être utilisés, ou des moteurs à courant continu sans balai de Maxon™ (EC45_70W par exemple). Les capteurs rotatifs magnétiques utilisent préférentiellement l’effet Hall, avec 12 ou 14 bits de précision.

Le robot illustré sur la figure 10 peut comprendre aussi différents types de capteurs. Certains capteurs sont utilisés pour contrôler la position et les mouvements du robot. C’est le cas, par exemple, d’une unité inertielle localisée dans le torse du robot et comprenant un gyromètre 3-axes et un accéléromètre 3-axes. Le robot peut aussi inclure deux caméras 2D couleur RGB sur l’avant du robot (haut et bas) du type système sur puce (ou SOC pour le terme anglo-saxon System On Chip), comme celles de Shenzen V-Vision Technology Ltd™ (OV5640), avec une résolution de 5 mégapixels à 5 images par seconde et un champ de vision (aussi appelé FOV pour le terme anglo-saxon Field Of View) d’environ 57° horizontal et 44° vertical. Un capteur 3D peut aussi être inclus derrière les yeux du robot, comme le capteur ASUS XTION™ SOC avec une résolution de 0,3 mégapixels à 20 images par seconde, avec environ le même champ de vision que les caméras 2D. Le robot peut aussi être équipé de générateurs de lignes laser, par exemple trois au niveau de la tête et trois dans la base, de manière à être capable de détecter sa position relative par rapport à des objets et/ou êtres humains dans son environnement. Le robot peut aussi inclure des microphones pour être capable de détecter des sons dans son environnement. Dans un mode de réalisation, quatre microphones avec une sensibilité de 300mV/Pa +/-3dB à 1kHz et une gamme de fréquences de 300Hz à 12kHz (-10dB relativement à 1kHz) peuvent être implantés dans la tête du robot. Le robot peut aussi inclure deux capteurs sonar, éventuellement positionnés devant et derrière sa base, pour mesurer la distance qui le sépare d’objets et/ou êtres humains dans son environnement. Le robot peut aussi inclure des capteurs tactiles, sur sa tête et sur ses mains, pour permettre des interactions avec les êtres humains. Il peut aussi inclure des pare-chocs sur sa base pour se protéger d’obstacles qu’il rencontre sur son parcours.

Pour traduire ses émotions et communiquer avec les êtres humains dans son environnement, le robot peut aussi inclure : - des LEDs ou diodes électroluminescentes, par exemple dans ses yeux, ses oreilles et sur ses épaules; - des haut-parleurs, par exemple au nombre de deux, localisés dans ses oreilles.

Le robot peut communiquer avec une base ou d’autres robots par le biais d’une connexion Ethernet RJ45 ou WiFi 802.11.

Le robot peut être alimenté par une batterie Lithium Fer Phosphate avec une énergie d’environ 400 Wh ou une batterie Lithium Polymère trimix (Lithium Cobalt Manganèse) d’environ 860Wh. Le robot peut accéder à un dispositif de rechargement adapté au type de batterie qu’il contient.

La position et les mouvements du robot sont contrôlés par ses moteurs, en utilisant des algorithmes qui sont activés par des chaînes définies dans chaque membre et des effecteurs définis à la terminaison de chaque membre, compte tenu des mesures des capteurs.

Pour être rechargé à l’aide d’un ensemble de rechargement 100 selon l’invention, le robot 200 comprend une embase 21 apte à réceptionner la fiche 10. Il s’agit ici d’un exemple d’objet auquel l’ensemble de rechargement 100 peut s’appliquer.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble de rechargement (100) comprenant : - un objet (20) comprenant une batterie, - une fiche (10) destinée à recharger la batterie, la fiche (10) étant connectable à une source électrique, caractérisé en ce que l’objet (20) comprend : - une embase (21) apte à réceptionner la fiche (10), comprenant : o un premier connecteur électrique (22), o un premier connecteur magnétique (23) apte à positionner la fiche (10) par rapport à l’embase (21), en ce que la fiche (10) comprend : - une surface de contact (11) de forme complémentaire à une surface de l’embase (21), - un deuxième connecteur électrique (12) disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique (22) pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques (22, 12) quand la surface de contact (11) est positionnée sur la surface de l’embase (21), - un deuxième connecteur magnétique (13), positionné à proximité de la surface de contact (11), attirant le premier connecteur magnétique (23), de façon à permettre l’alignement des premier et deuxième connecteurs électriques (23, 13) et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie, en ce qu’un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (22, 12) est un connecteur surfacique (24) et l’autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel (14) disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique (24), pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact (11) sur l’embase (21), en ce que la fiche (10) est connectable à la source électrique par un câble électrique (15), en ce que la fiche (10) comprend : • un corps (16) sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique (12) et le deuxième connecteur magnétique (13), • une partie mobile (17) en rotation par rapport au corps (16), le câble (15) étant fixé à la partie mobile (17) et relié électriquement aux connecteurs (12) par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile (17).
2. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le connecteur surfacique (24) a une forme circulaire.
3. Ensemble de rechargement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un détecteur de présence (33) apte à détecter un contact entre la surface de contact (11) et la surface de l’embase (21).
4. Ensemble de rechargement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le connecteur ponctuel (14) formant un premier point de contact (51) avec la surface de contact (11), caractérisé en ce que l’ensemble (100) est configuré de façon à ce qu’un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (22, 12) ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact (11) selon un premier axe (52) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact (11) passant par le premier point de contact (51 ).
5. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication précédente, le connecteur ponctuel (14) formant un premier point de contact (51) avec la surface de contact (11), caractérisé en ce que l’ensemble (100) est configuré de façon à générer un effort selon le premier axe (52) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact (11) passant par le premier point de contact (51) pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie.
6. Ensemble de rechargement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’embase (21) comprend une cavité ayant la forme complémentaire d’une calotte sphérique ayant un premier pôle (30) et un premier rayon (31), en ce que la fiche (10) a la forme d’une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon (31 ), et en ce que le connecteur surfacique (24) est centré sur un cercle de centre le premier pôle (30).
7. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fiche (10) comprend un troisième connecteur électrique (35) positionné sur le deuxième pôle de la fiche (10), en ce que l’embase (21) comprend un quatrième connecteur électrique (45) positionné sur le premier pôle (30) de l’embase (21), de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique (35) pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques (35, 45) quand la surface de contact (11 ) est positionnée sur l’embase (21 ).
8. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif, en ce que le troisième connecteur électrique (35) est raccordé au pôle négatif de la source électrique et en ce que le deuxième connecteur électrique (12) est raccordé au pôle positif de la source électrique.
9. Ensemble de rechargement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de contact (11) comprend une zone souple (32) ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe (52), destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique (12) avec le premier connecteur électrique (22) quand la surface de contact (11) est positionnée sur l’embase (21).
10. Procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : • Positionnement de la surface de contact (11) sur la surface de l’embase (21) (étape 1001), • Alignement des premier et deuxième connecteurs électriques (22, 12) (étape 1002).
11. Procédé de recharge selon la revendication précédente mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l’une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape (1003) d’activation de la recharge comportant les étapes suivantes ; • Vérification de la présence de la fiche (10) sur l’objet (20) par le détecteur de présence (33), • Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension, • Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance.
12. Procédé de recharge selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape (1004) de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l’ordre suivant: • Désolidarisation du deuxième connecteur électrique (12) et du premier connecteur électrique (12), • Désolidarisation du quatrième connecteur électrique (45) et du troisième connecteur électrique (35).