FR3056349A1 - Dispositif mobile de recharge par induction de batterie(s) d'un vehicule - Google Patents

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Abstract

Un dispositif (DR) est chargé de recharger par induction au moins une batterie (BR) d'un véhicule (V) comprenant une bobine secondaire (BS) propre à transformer de l'énergie électrique transférée en courant de recharge pour chaque batterie (BR). Ce dispositif (DR) comprend, d'une part, un boîtier mobile (BM) propre à être déplacé afin d'être positionné précisément sous la bobine secondaire (BS) et logeant une bobine primaire (BP) propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l'énergie électrique à la bobine secondaire (BS), et, d'autre part, un cordon d'alimentation (CA) connecté à la bobine primaire (BP) et propre à être connecté à une source d'alimentation électrique (SA).

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
(04) DISPOSITIF MOBILE DE RECHARGE PAR INDUCTION DE BATTERIE(S) D'UN VEHICULE.
FR 3 056 349 - A1 tgT) Un dispositif (DR) est chargé de recharger par induction au moins une batterie (BR) d'un véhicule (V) comprenant une bobine secondaire (BS) propre à transformer de l'énergie électrique transférée en courant de recharge pour chaque batterie (BR). Ce dispositif (DR) comprend, d'une part, un boîtier mobile (BM) propre à être déplacé afin d'être positionné précisément sous la bobine secondaire (BS) et logeant une bobine primaire (BP) propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l'énergie électrique à la bobine secondaire (BS), et, d'autre part, un cordon d'alimentation (CA) connecté à la bobine primaire (BP) et propre à être connecté à une source d'alimentation électrique (SA).
Figure FR3056349A1_D0001
Figure FR3056349A1_D0002
DISPOSITIF MOBILE DE RECHARGE PAR INDUCTION DE BATTERIE(S) D’UN VÉHICULE
L’invention concerne les dispositifs de recharge qui sont destinés à recharger par induction au moins une batterie rechargeable d’un véhicule.
Comme le sait l’homme de l’art, un véhicule à batterie(s) rechargeable(s) par induction (ou sans contact) comprend une bobine secondaire propre à transformer de l’énergie électrique, transférée depuis une îo bobine primaire, en courant de recharge destiné à alimenter chaque batterie. Cette bobine primaire génère, lorsqu’elle est alimentée en courant, un champ magnétique variable qui induit un transfert d’énergie électrique vers la bobine secondaire quand elle est correctement positionnée par rapport à cette dernière.
i5 La bobine secondaire étant généralement installée sous la partie de la caisse qui définit le plancher du véhicule, dans les dispositifs de recharge actuels la bobine primaire est installée dans un logement défini dans une plate-forme qui définit une surface de roulage pour les véhicules. Il faut donc manœuvrer correctement le véhicule afin de venir l’immobiliser dans une
0 position dans laquelle sa bobine secondaire se retrouve placée sensiblement au-dessus de la bobine primaire logée dans la plate-forme. Les bobines primaire et secondaire étant invisibles du conducteur du véhicule, il est informé de leurs positions relatives pendant toute la manœuvre, par exemple au moyen d’images affichées sur un écran de son véhicule ou bien au travers d’un système d’information extérieur au véhicule et visible du conducteur (comme par exemple dans le système PLUGLESS® fabriqué par EVATRAN). Pour affranchir le conducteur de toute manœuvre, il est possible de laisser le véhicule se positionner automatiquement si celui-ci est équipé d’un tel dispositif d’assistance adapté à cet effet.
0 Ce positionnement correct étant relativement difficile à réaliser malgré l’assistance au conducteur, notamment compte tenu de l’empattement et du rayon de braquage du véhicule ainsi que parfois de l’exiguïté de l’espace de manœuvre, on est contraint de sur-dimensionner les bobines primaire et secondaire. Il est en effet rappelé que plus le positionnement relatif des bobines primaire et secondaire est précis, plus le transfert d’énergie électrique est efficace. De la même façon, la distance suivant la direction verticale entre les bobines primaire et secondaire conditionne le volume de ces dernières.
Il a certes été proposé de monter la bobine primaire sur une platine solidarisée à des moyens de déplacement installés dans son logement et propres à la déplacer suivant deux directions de l’espace définissant le plan « horizontal >> de la surface de roulage. Comme cela est notamment décrit îo dans le document brevet EP 788212, les déplacements de la platine peuvent être contrôlés automatiquement grâce à la présence dans le logement de capteurs magnétiques chargés de détecter la position de la bobine secondaire. Cette solution permet certes de réaliser le positionnement relatif final et précis de la bobine primaire par rapport à la bobine secondaire, mais i5 seulement sous réserve que le véhicule ait été préalablement positionné correctement par rapport au logement de sorte que les moyens de déplacement puissent assurer le déplacement de la bobine primaire sous la bobine secondaire. Par ailleurs, pour permettre des déplacements suffisamment importants de la bobine primaire, le logement défini dans la
0 plate-forme doit être de grandes dimensions, ce qui n’est pas toujours réalisable et augmente les coûts d’installation.
D’une manière générale, indépendamment des dimensions du logement et des coûts de l’installation, il faut pouvoir définir le logement dans la plate-forme, ce qui n’est pas toujours possible, notamment lorsque cela doit être fait après sa construction.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un dispositif, dédié à la recharge par induction d’au moins une batterie d’un véhicule placé sur une surface de roulage et comprenant une bobine secondaire propre à transformer de l’énergie
0 électrique transférée en courant de recharge pour chaque batterie, et comprenant en outre une bobine primaire propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l’énergie électrique à la bobine secondaire.
Ce dispositif de recharge se caractérise par le fait qu’il comprend également :
- un boîtier mobile logeant la bobine primaire et propre à être déplacé sur la surface de roulage afin d’être positionné précisément sous la bobine secondaire, et
- un cordon d’alimentation connecté à la bobine primaire et propre à être connecté à une source d’alimentation électrique.
La bobine primaire faisant désormais partie d’un boîtier mobile, elle peut être positionnée facilement et précisément sous la bobine secondaire dès lors que l’on dispose d’une source d’alimentation électrique appropriée à proximité du véhicule. Cela évite au conducteur d’avoir à effectuer des manœuvres spécifiques. En outre, cela évite d’avoir à définir un logement dans la plate-forme qui comprend la surface de roulage.
Le dispositif de recharge selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans un premier mode de réalisation, son boîtier mobile peut comprendre au moins deux roues non orientables et une roue orientable ;
- dans un deuxième mode de réalisation, son boîtier mobile peut comprendre au moins trois roues orientables ;
- dans un troisième mode de réalisation, son boîtier mobile peut comprendre au moins trois roues holonomes ;
> son boîtier mobile peut comprendre au moins un moteur électrique propre à entraîner en rotation au moins l’une des roues ;
• il peut comprendre des moyens d’assistance propres à être installés dans le véhicule et à générer des messages contenant des informations de positionnement et destinés à être émis par voie d’ondes. Dans ce cas, son boîtier mobile peut comprendre des moyens de contrôle propres à contrôler automatiquement le fonctionnement de chaque moteur électrique en fonction de ces informations de positionnement émises, de manière à positionner automatiquement et précisément la bobine primaire sous la bobine secondaire ;
• en variante, son boîtier mobile peut comprendre des moyens de contrôle propres à contrôler le fonctionnement de chaque moteur électrique en fonction de commandes reçues par voie d’ondes. Dans ce cas, il peut également comprendre une télécommande propre à permettre à un usager de définir des commandes à transmettre par voie d’ondes aux moyens de contrôle ;
- son boîtier mobile peut comprendre des moyens d’élévation auxquels est solidarisée la bobine primaire et propres à déplacer cette dernière suivant une direction verticale, perpendiculaire à un plancher du véhicule auquel îo est solidarisée la bobine secondaire, de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière ;
- il peut également comprendre un enrouleur automatique propre à enrouler automatiquement dans un logement interne le cordon d’alimentation lorsqu’il n’est pas utilisé ;
- il peut être propre à recharger au moins une batterie d’un véhicule de type automobile.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
0 - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue de côté, une surface de roulage sur laquelle se trouve placé un véhicule dont la batterie est en cours de recharge par induction par un premier exemple de réalisation d’un dispositif de recharge selon l’invention connecté à une source d’alimentation murale, et
- la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue de côté, un second exemple de réalisation d’un dispositif de recharge selon l’invention, avant qu’il ne soit placé sous un véhicule.
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de recharge DR destiné à recharger par induction au moins une batterie
0 rechargeable BR d’un véhicule V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre comprenant au moins une batterie rechargeable par induction. Par conséquent, elle concerne également les véhicules utilitaires, les cars (ou bus), les camions, les tramways, les engins de chantier, les véhicules agricoles, et les engins de voirie.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V comprend un groupe motopropulseur de type tout électrique. Mais le véhicule pourrait comprendre un groupe motopropulseur îo de type hybride rechargeable, c’est-à-dire comprenant au moins un moteur thermique et au moins une machine motrice électrique couplée à au moins une batterie rechargeable.
On a schématiquement représenté sur la figure 1 une surface de roulage SR d’une plate-forme PF, comme par exemple le plancher d’un garage, sur laquelle se trouve momentanément placé un véhicule V (ici une voiture) dont la batterie BR est en cours de recharge par induction par un exemple de réalisation d’un dispositif de recharge DR selon l’invention.
Le véhicule V comprend au moins une batterie BR et une bobine secondaire BS propre à transformer de l’énergie électrique transférée par le
0 dispositif de recharge DR en courant de recharge pour chaque batterie BR.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, un dispositif de recharge DR, selon l’invention, comprend au moins une bobine primaire BP, un boîtier mobile BM et un cordon d’alimentation CA.
Le boîtier mobile BM loge la bobine primaire BP et est propre à être 25 déplacé sur la surface de roulage SR afin d’être positionné précisément sous la bobine secondaire BS du véhicule V, comme illustré sur la figure 1.
Comme on le verra plus loin de façon détaillée, le déplacement du boîtier mobile BM peut se faire soit manuellement, soit de façon motorisée (automatiquement ou non).
0 Le cordon d’alimentation CA est connecté à la bobine primaire BP (éventuellement via au moins un circuit électronique et/ou au moins un composant électronique (éventuellement de puissance)), et est propre à être connecté à une source d’alimentation électrique SA.
Dans l’exemple non limitatif illustré sur la figure 1, la source d’alimentation électrique SA est un boîtier mural (ou « wall box ») qui est, par exemple, connecté à un réseau d’alimentation électrique (ou secteur) et chargé de la distribution de l’énergie électrique et de la protection (disjoncteurs, fusibles, protection différentielle) (par exemple conformément à l’UTE C18-530). Mais la source d’alimentation électrique SA pourrait être un réseau d’alimentation électrique (ou secteur). Cette variante est adaptée au second exemple de réalisation qui est illustré sur la figure 2, et dans lequel le cordon d’alimentation CA comprend une extrémité opposée au boîtier mobile BM et munie d’un connecteur CX propre à être connecté à un réseau d’alimentation électrique, et comprenant des composants électroniques, éventuellement de puissance et éventuellement adaptés à la commutation (ouverture/fermeture).
La bobine primaire BP est propre à être alimentée en courant par le cordon d’alimentation CA afin de transférer par induction de l’énergie électrique à la bobine secondaire BS, une fois qu’elle a été positionnée précisément sous la bobine secondaire BS du véhicule V (voir figure 1).
Le boîtier mobile BM pouvant être déplacé sur la surface de roulage SR, sa bobine primaire BP peut donc être positionnée facilement et précisément sous la bobine secondaire BS du véhicule V lorsqu’il y a une source d’alimentation électrique SA appropriée à proximité du véhicule V. II en résulte que le conducteur n’a plus besoin d’effectuer des manœuvres spécifiques pour immobiliser son véhicule V, et que l’on n’a plus besoin de définir un logement dans la plate-forme PF qui comprend la surface de roulage SR. Par conséquent, le dispositif de recharge DR peut être désormais installé en tout endroit offrant un accès à une source d’alimentation électrique appropriée, soit de façon définitive, soit de façon temporaire (par exemple en étant transporté dans le véhicule V puis déchargé et connecté à la source d’alimentation électrique locale).
La mobilité du boîtier mobile BM peut être obtenue au moyen de roues montées à rotation sur ce dernier (BM). De nombreux agencements de roues peuvent être envisagés.
Ainsi, le boîtier mobile BM peut comprendre au moins deux roues non orientables et une roue orientable (éventuellement folle). Dans une première variante, le boîtier mobile BM peut comprendre au moins trois roues orientables (éventuellement folles). Dans une seconde variante, le boîtier mobile BM peut comprendre au moins trois roues holonomes (éventuellement à galets).
On notera que cette mobilité pourrait également être obtenue au moyen de chenillettes couplées à des roues solidarisées à rotation au boîtier mobile BM.
Comme évoqué précédemment, le déplacement du boîtier mobile BM îo peut se faire soit manuellement, soit de façon motorisée (automatiquement ou non). Dans la première alternative (manuelle), c’est un usager du véhicule V qui déplace manuellement le boîtier mobile BM afin de le positionner précisément sous la bobine secondaire BS du véhicule V (voir figure 1).
Dans la seconde alternative (motorisée), le boîtier mobile BM doit 15 comprendre au moins un moteur électrique MT propre à entraîner en rotation au moins l’une des roues RM (qui est alors motrice), comme illustré non limitativement dans le second exemple de la figure 2.
On comprendra que lorsque le boîtier mobile BM comprend plusieurs roues motrices RM, il comprend également, a priori, autant de moteurs
0 électriques MT que de roues motrices RM. Toutes les combinaisons de roue(s) motrice(s), orientables ou non orientables, et de roue(s) non motrice(s), orientables ou non orientables, peuvent être ici envisagées.
Les moteurs électriques MT sont alimentés en courant par le cordon d’alimentation CA.
Par ailleurs, ces moteurs électriques MT peuvent être contrôlés soit de façon automatique, soit par un usager du véhicule V.
Dans la première alternative, le dispositif de recharge DR peut, par exemple, comprendre des moyens d’assistance MA et des moyens de contrôle MC, comme illustré non limitativement sur la figure 2.
0 Les moyens d’assistance MA sont propres à être installés dans le véhicule V et à générer des messages contenant des informations de positionnement et destinés à être émis par voie d’ondes. La gestion de la position relative des parties fixe et mobile peut, par exemple, se faire au moyen d’une « triangulation >> (par ondes acoustiques ou radio, par exemple). Ce type de gestion est connu de l’homme de l’art (à cet effet on peut, par exemple, utiliser des moyens similaires à ceux que comprend le système PLUGLESS® fabriqué par EVATRAN).
Ces moyens d’assistance MA comprennent notamment des modules logiciels (ou informatiques ou encore « software >>) ou une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware >>) et de modules logiciels qui sont chargés de générer les messages contenant les informations de positionnement et qui peuvent, par exemple, être implantés dans le îo calculateur qui est chargé de superviser la recharge de chaque batterie BR, via la bobine secondaire BS, au sein du véhicule V.
Les messages peuvent, par exemple, être émis par voie d’ondes, à destination des moyens de contrôle MC d’un boîtier mobile BM situé dans le voisinage d’un véhicule V, au moyen d’un module de communication que comprend le véhicule V. On notera que ce module de communication peut éventuellement être dédié à la recharge. Dans ce cas, les échanges de messages peuvent se faire au moyen de communications à courte portée, par exemple en utilisant le standard de communication Bluetooth ou WiFi ou encore la transmission en champ proche (ou NFT (« Near Field
0 Transmission >>)) ou la communication en champ proche (ou NFC (« Near
Field Communication >>). Mais dans une variante de réalisation le module de communication pourrait être celui qui sert au véhicule V pour communiquer de façon générale avec l’extérieur, et notamment avec au moins un réseau de communication non filaire et/ou avec d’autres véhicules et/ou stations d’informations d’infrastructures routières. Dans une autre variante de réalisation les moyens d’assistance MA pourraient comprendre leur propre module de communication.
Les moyens de contrôle MC sont installés dans le boîtier mobile BM et sont propres à contrôler automatiquement le fonctionnement de chaque
0 moteur électrique MT en fonction des informations de positionnement émises par le véhicule V, de manière à positionner automatiquement et précisément la bobine primaire BP sous la bobine secondaire BS.
Les moyens de contrôle MC sont alimentés en courant par le cordon d’alimentation CA.
On notera que ces moyens de contrôle MC comprennent un module de communication propre, au moins, à recevoir les messages contenant les informations de positionnement qui sont transmis par le (un) module de communication du véhicule V, décrit plus haut.
Cette solution est particulièrement avantageuse car elle permet au boîtier mobile BM de venir se positionner précisément et de façon automatique sous la bobine secondaire BS, ce qui évite au conducteur d’avoir à intervenir dans ce positionnement.
îo Une fois la recharge terminée, ou bien si le conducteur du véhicule V décide d’interrompre la recharge, le calculateur supervisant la recharge fait transmettre aux moyens de contrôle MC un message lui signalant la fin de la recharge. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC contrôlent les moteurs électriques MT afin d’écarter le boîtier mobile BM du véhicule V, par exemple pour le repositionner dans une position d’attente.
Dans une variante de réalisation non illustrée, le dispositif de recharge DR peut, par exemple, comprendre des moyens de contrôle et une télécommande.
La télécommande est propre à permettre à un usager de définir des
0 commandes à transmettre par voie d’ondes aux moyens de contrôle. Elle comprend à cet effet une interface homme/machine, éventuellement à manette(s) (ou « joystick(s) ») et/ou digitale (ou sensitive).
Les moyens de contrôle sont logés dans le boîtier mobile BM et sont propres à contrôler le fonctionnement de chaque moteur électrique MT en fonction des commandes reçues par voie d’ondes (et émises par la télécommande).
On notera que ces moyens de contrôle comprennent un module de communication propre, au moins, à recevoir les messages contenant les commandes qui sont transmis par la télécommande.
0 On notera, bien que cela ne soit pas illustré, que le boîtier mobile BM peut également et éventuellement comprendre des moyens d’élévation auxquels est solidarisée la bobine primaire BP. Ces moyens d’élévation sont propres à déplacer la bobine primaire BP suivant une direction verticale, ίο perpendiculaire au plancher du véhicule V auquel est solidarisée la bobine secondaire BS, de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière BS. Ce positionnement vertical peut se faire, par exemple, par un asservissement à un effort de poussée limité. Tout type de moyen d’élévation connu de l’homme de l’art peut être ici utilisé, et notamment un vérin, un élément télescopique ou un élévateur à ciseaux.
Cette dernière option permet d’optimiser encore plus l’interaction entre les bobines primaire BP et secondaire BS, et donc éventuellement de réduire les dimensions de l’une au moins des bobines primaire BP et îo secondaire BS.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, que le dispositif de recharge DR peut comprendre un enrouleur automatique EA propre à enrouler automatiquement dans un logement interne le cordon d’alimentation CA lorsqu’il n’est pas utilisé. Dans le cas d’un dispositif de recharge DR installé de façon permanente, l’enrouleur automatique EA est préférentiellement solidarisé fixement au sol et/ou à une paroi murale.
Par exemple, cet enrouleur automatique EA peut comporter un mécanisme de mise en tension de la partie du cordon d’alimentation CA qui
0 est située entre lui et le boîtier mobile BM, de manière à éviter que ce cordon d’alimentation CA traîne de façon désordonnée sur la surface de roulage SR et/ou qu’il soit arraché. Ce mécanisme peut être passif (comme par exemple un simple ressort de rappel) ou bien asservi avec un contrôle de l’enroulement et du déroulement.
Grâce à l’invention, la diversité des moyens de recharge par induction peut être très facilement transférée dans des boîtiers mobiles de types différents, alors qu’une telle diversité est très onéreuse lorsque la bobine primaire est logée dans un logement d’une plate-forme.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (DR) de recharge par induction d’au moins une batterie 5 (BR) d’un véhicule (V) placé sur une surface de roulage (SR) et comprenant une bobine secondaire (BS) propre à transformer de l’énergie électrique transférée en courant de recharge pour ladite batterie (BR), ledit dispositif (DR) comprenant en outre une bobine primaire (BP) propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l’énergie électrique à ladite îo bobine secondaire (BS), caractérisé en ce qu’il comprend en outre i) un boîtier mobile (BM) logeant ladite bobine primaire (BP) et propre à être déplacé sur ladite surface de roulage (SR) afin d’être positionné précisément sous ladite bobine secondaire (BS), et ii) un cordon d’alimentation (CA) connecté à ladite bobine primaire (BP) et propre à être connecté à une source d’alimentation
    15 électrique (SA).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend au moins deux roues non orientables et une roue orientable.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier
    2 0 mobile (BM) comprend au moins trois roues orientables.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend au moins trois roues holonomes.
  5. 5. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend au moins un moteur électrique (MT) propre
    25 à entraîner en rotation au moins l’une desdites roues (RM).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’assistance (MA) propres à être installés dans ledit véhicule (V) et à générer des messages contenant des informations de positionnement et destinés à être émis par voie d’ondes, et en ce que ledit boîtier mobile (BM)
    3 0 comprend des moyens de contrôle (MC) propres à contrôler automatiquement le fonctionnement de chaque moteur électrique (MT) en fonction desdites informations de positionnement émises, de manière à positionner automatiquement et précisément ladite bobine primaire (BP) sous ladite bobine secondaire (BS).
  7. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend des moyens de contrôle propres à contrôler le fonctionnement de chaque moteur électrique (MT) en fonction de commandes
    5 reçues par voie d’ondes, et en ce qu’il comprend une télécommande propre à permettre à un usager de définir des commandes à transmettre par voie d’ondes auxdits moyens de contrôle.
  8. 8. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend des moyens d’élévation auxquels est îo solidarisée ladite bobine primaire (BP) et propres à déplacer cette dernière (BP) suivant une direction verticale, perpendiculaire à un plancher dudit véhicule (V) auquel est solidarisée ladite bobine secondaire (BS), de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière (BS).
  9. 9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il
    15 comprend un enrouleur automatique (EA) propre à enrouler automatiquement dans un logement interne ledit cordon d’alimentation (CA) lorsqu’il n’est pas utilisé.
  10. 10. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il est propre à recharger au moins une batterie (BR) d’un véhicule (V) de type
    2 0 automobile.
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