FR3066052B1 - Dispositif de recharge par induction de batterie(s) d'un vehicule, a prises de courant multiples pour un boitier mobile - Google Patents

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Abstract

Un dispositif (DR) est chargé de recharger par induction une batterie (BR) d'un véhicule (V) pouvant se garer sur N zones (Z1-Z5) et comprenant une bobine secondaire transformant de l'énergie électrique transférée en courant de recharge. Ce dispositif (DR) comprend N premières prises de courant (P11-P15) installées dans les zones (Z1-Z5), et un boîtier mobile (BM) comprenant une bobine primaire propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l'énergie électrique à la bobine secondaire, et un cordon d'alimentation couplé à la bobine primaire et comprenant une seconde prise de courant, et propre, lorsque le véhicule (V) est garé sur une zone (Z3), à se déplacer jusqu'à cette zone (Z3) afin de coupler sa seconde prise de courant à la première prise de courant (P13) de cette zone (Z3), puis à se déplacer pour se positionner sous la bobine secondaire.

Description

DISPOSITIF DE RECHARGE PAR INDUCTION DE BATTERIE(S) D’UN VÉHICULE, À PRISES DE COURANT MULTIPLES POUR UN BOÎTIER MOBILE 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, certains véhicules, de type tout électrique ou hybride rechargeable, comprennent au moins une batterie rechargeable par induction (ou sans contact) au moyen d’un dispositif de recharge externe comprenant un circuit primaire destiné à coopérer avec un circuit secondaire qu’ils comprennent.
Ce circuit secondaire (embarqué dans le véhicule) comprend notamment une bobine secondaire, généralement installée sous la partie de la caisse qui définit le plancher, et chargée de transformer de l’énergie électrique transférée en courant de recharge destiné à alimenter la batterie. Le circuit primaire (du dispositif de recharge externe) comprend une bobine primaire qui, lorsqu’elle est alimentée en courant et placée sous la bobine secondaire du véhicule, génère un champ magnétique variable qui induit un transfert d’énergie électrique vers cette bobine secondaire.
Afin d’optimiser le transfert d’énergie électrique, et donc minimiser la durée de la recharge, la bobine primaire doit être précisément positionnée sous la bobine secondaire. Pour ce faire, il existe deux solutions connues.
Une première solution consiste à installer fixement la bobine primaire dans un logement d’une surface de roulage et à manœuvrer avec précision le véhicule pour immobiliser sa bobine secondaire au-dessus de la bobine primaire. Lorsque le véhicule ne dispose pas de fonction de stationnement automatisé, c’est le conducteur qui doit effectuer des manœuvres précises, ce qui est fréquemment difficile et/ou fastidieux, y compris lorsqu’il est informé continûment des positions relatives des bobines primaire et secondaire au moyen d’images affichées sur un écran de son véhicule ou via un système d’information extérieur au véhicule et visible du conducteur (comme par exemple dans le système PLUGLESS® fabriqué par EVATRAN).
Une seconde solution consiste à installer fixement le circuit primaire dans un boîtier mobile pouvant se déplacer de façon autonome sur des surfaces de roulage et connecté, via un cordon d’alimentation, à une source d’alimentation électrique. Une telle solution est notamment décrite dans les documents brevet US 2015/0246620 et WO 2014/033094. Le positionnement du boîtier mobile sous la bobine secondaire du véhicule se fait en fonction d’informations de position ou de proximité qui sont échangées par voie d’ondes entre le véhicule et le boîtier mobile, éventuellement via un réseau satellitaire, et qui proviennent de capteurs embarqués dans le véhicule et/ou dans le boîtier mobile. L’installation des capteurs dans le véhicule augmente les coûts de fabrication de ce dernier, et certains types de capteur peuvent s’avérer incapables de fournir des informations lorsque la luminosité est très faible. Par ailleurs, les communications par voie d’ondes entre le véhicule et le boîtier mobile peuvent s’avérer impossibles dans des bâtiments ou sous des toits. De plus, on est contraint d’utiliser dans de nombreux espaces de stationnement un cordon d’alimentation de grande longueur pour pouvoir atteindre toutes les zones de stationnement. Or, si l’on veut que ce cordon d’alimentation ne soit pas endommagé et n’entrave pas les déplacements du boîtier mobile, on est contraint d’équiper ce dernier d’un enrouleur automatique dont les dimensions doivent être petites et donc contraignent à utiliser une petite section de cordon d’alimentation qui impose une limitation de la puissance maximale de recharge (typiquement 10 kW), alors que les recharges ultra-rapides nécessitent une puissance de recharge comprise entre 150 kW et 300 kW. De surcroît, plus le câble d’alimentation est long, plus le risque de blocage interne est élevé. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un dispositif, d’une part, dédié à la recharge par induction d’au moins une batterie d’un véhicule propre à se garer sur une zone parmi N zones d’une surface de roulage, avec N > 2, et comprenant un circuit secondaire comportant une bobine secondaire propre à transformer de l’énergie électrique transférée en courant de recharge pour la batterie, et, d’autre part, comprenant un boîtier mobile propre à se déplacer sur cette surface de roulage afin de se positionner sous la bobine secondaire et comprenant un circuit primaire comportant 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 au moins N premières prises de courant installées respectivement dans les zones et couplées à une source d’alimentation en courant, et - que son boîtier mobile comprend un cordon d’alimentation couplé au circuit primaire et comprenant une seconde prise de courant, et est propre, lorsque le véhicule est garé sur l’une des zones, à se déplacer jusqu’à cette zone afin de coupler sa seconde prise de courant à une première prise de courant de cette zone, puis à se déplacer, si nécessaire, pour se positionner sous la bobine secondaire du véhicule.
Le boîtier mobile venant se connecter à proximité de la bobine secondaire du véhicule, son cordon d’alimentation n’a donc pas besoin d’avoir une longueur importante, et par conséquent il peut présenter une importante section de nature à permettre une puissance de recharge élevée, typiquement comprise entre 150 kW et 300 kW, pour des recharges ultra-rapides.
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 être propre à se déplacer jusqu’à la zone sur laquelle le véhicule s’est garé en fonction d’un signal électromagnétique qui est émis par la bobine secondaire du véhicule quand le circuit secondaire lui fournit un courant prédéfini au début d’une phase de recharge de la batterie, et à choisir une première prise de courant de cette zone qui est la plus proche de la bobine secondaire du véhicule ; > le circuit primaire peut être propre à générer des signaux de commande successifs et représentatifs chacun d’une intensité d’un courant généré par la bobine primaire lorsqu’elle reçoit le signal électromagnétique émis par la bobine secondaire du véhicule. Dans ce cas, le boîtier mobile peut comprendre des moyens de contrôle propres, dès qu’un signal de commande a été généré, à contrôler des déplacements du boîtier mobile vers la bobine secondaire en fonction d’au moins les signaux de commande générés successivement ; - dans un deuxième mode de réalisation, son boîtier mobile peut être informé de la zone sur laquelle le véhicule s’est garé par un signal généré par des moyens de détection et représentatif de cette zone, et peut être propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant de cette zone afin de coupler sa seconde prise de courant ; - dans un troisième mode de réalisation, son boîtier mobile peut être informé de la zone sur laquelle le véhicule s’est garé par un signal représentatif de cette zone et généré par un équipement lorsqu’il est informé par un usager du véhicule, et peut être propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant de cette zone afin de coupler sa seconde prise de courant ; - chaque première prise de courant peut être de type femelle et de forme conique, et la seconde prise de courant peut être de type mâle et de forme conique homologue de celle de chaque première prise de courant ; - la seconde prise de courant peut comprendre des moyens électromagnétiques propres à induire une aimantation lorsqu’ils sont activés après que le boîtier mobile ait commencé à se déplacer vers la zone sur laquelle le véhicule s’est garé, et chaque première prise de courant peut comprendre des moyens d’aimantation propres à interagir avec l’aimantation induite pour la coupler à la seconde prise de courant et permettre l’alimentation en courant de son cordon d’alimentation ; - son boîtier mobile peut comprendre des moyens d’élévation auxquels est solidarisée au moins la bobine primaire et propres à déplacer cette dernière suivant une direction verticale, perpendiculaire à un plancher du véhicule auquel est solidarisée la bobine secondaire, de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière ; - son boîtier mobile peut comprendre un enrouleur automatique propre à enrouler/dérouler automatiquement dans un/d’un logement interne son cordon d’alimentation en fonction d’une estimée d’une distance séparant la première prise de courant à laquelle est couplée la seconde prise de courant d’une position située sous la bobine secondaire du véhicule ; - les premières prises de courant peuvent être espacées périodiquement ; - 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 : - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue de côté, un parking comprenant une surface de roulage comportant cinq zones de stationnement, sur l’une desquelles est en train de se garer un véhicule dont la batterie doit être rechargée par induction par un dispositif de recharge selon l’invention couplé à une source d’alimentation électrique murale, - la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue de côté, le véhicule de la figure 1 une fois garé et en cours de recharge par induction de sa batterie par le dispositif de recharge couplé à la source d’alimentation électrique murale, et - la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue de côté, une partie d’un exemple de réalisation d’un dispositif de recharge selon l’invention. L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de recharge DR, à prises de courant multiples et boîtier mobile BM à déplacements autonomes, et destiné à recharger par induction au moins une batterie rechargeable BR d’un véhicule V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule 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, les engins de voirie, les ULMs (« Ultra Léger Motorisé ») et les hélicoptères.
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 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.
Sur la figure 1 se trouve schématiquement représenté un parking PK comprenant une surface de roulage SR comportant cinq zones de stationnement Zk (k = 1 à 5, et N = 5). On notera que l’invention concerne toute surface de roulage SR comportant un nombre N de zones de stationnement Zk au moins égal à deux (soit N > 2). On notera également que la surface de roulage SR peut être intérieure ou extérieure, publique ou privée. Il peut donc s’agir d’un parking couvert ou découvert ou d’un garage, dès lors qu’il peut loger au moins deux véhicules à batterie(s) rechargeable(s).
Le parking PK est équipé d’au moins un dispositif de recharge DR selon l’invention, permettant, ici, à des véhicules de recharger leur(s) batterie(s) rechargeable(s) sur n’importe quelle zone de stationnement Zk. On notera qu’il n’est pas obligatoire que toutes les zones de stationnement Zk d’une surface de roulage SR permettent d’effectuer une recharge de batterie(s).
Comme illustré sur les figures 1 et 2, le véhicule V comprend au moins une batterie BR rechargeable et couplée à un circuit secondaire CS de recharge par induction.
Ce circuit secondaire CS comprend notamment une bobine secondaire, associée à un condensateur, et propre à transformer de l’énergie électrique transférée par le dispositif de recharge DR en courant de recharge pour chaque batterie BR.
Comme illustré sur les figures 1 à 3, un dispositif de recharge DR, selon l’invention, comprend, un boîtier mobile BM et au moins N premières prises de courant P1 j.
Les au moins N premières prises de courant P1 j sont installées respectivement dans les N zones (de stationnement) Zk et sont couplées à une source d’alimentation en courant SA. On comprendra que ces premières prises de courant P1 j sont toutes préférentiellement installées dans la surface de roulage SR, afin d’affleurer pour ne pas constituer des obstacles.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1, chaque zone (de stationnement) Zk ne comprend qu’une seule et unique première prise de courant P1 j. Par conséquent, il y a N premières prises de courant P1 j installées respectivement dans les N zones Zk (et donc j = k). Par ailleurs, dans l’exemple de la figure 1 les N premières prises de courant P1 j sont espacées périodiquement, chacune étant ici installée suivant un axe longitudinal central de sa zone Zk. Mais cela n’est pas une obligation. Par ailleurs, on peut envisager qu’il y ait au moins deux premières prises de courant P1 j dans l’une au moins des N zones Zk (et dans ce cas j est différent de k).
Par ailleurs, dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, 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).
Le boîtier mobile BM est propre à se déplacer sur la surface de roulage SR afin de se positionner précisément sous la bobine secondaire du circuit secondaire CS d’un véhicule V, comme illustré sur la figure 2.
Ce boîtier mobile BM comprend au moins un circuit primaire CP et un cordon d’alimentation CA.
La mobilité du boîtier mobile BM peut être obtenue au moyen de roues RM montées à rotation sur ce dernier (BM), comme dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 3. 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.
Le boîtier mobile BM étant autonome, ses déplacements se font de façon motorisée grâce à la présence d’au moins un moteur électrique MT propre à entraîner en rotation au moins l’une des roues RM (qui est alors motrice), comme illustré sur les figures 2 et 3.
On comprendra que lorsque le boîtier mobile BM comprend plusieurs roues motrices RM, il comprend également, a priori, autant de moteurs 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.
Chaque moteur électrique MT est alimenté en courant par une batterie, de préférence rechargeable, que comprend le boîtier mobile BM (et qui n’est pas représentée). On notera que l’on peut envisager de profiter des phases de recharge des véhicules pour recharger cette batterie via le cordon d’alimentation CA qui est alors alimenté en courant.
Le circuit primaire CP comprend notamment une bobine primaire, associée à un condensateur, et 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 du circuit secondaire CS du véhicule V, une fois qu’elle a été positionnée précisément sous cette bobine secondaire (voir figure 2).
Le cordon d’alimentation CA est couplé au circuit primaire CP (éventuellement via au moins un circuit électronique et/ou au moins un composant électronique (éventuellement de puissance)), et comprend une seconde prise de courant P2 destinée à être couplée à l’une des (au moins) N premières prises de courant P1 j.
Le boîtier mobile BM est propre, lorsqu’un véhicule V est garé sur l’une des zones Zk (la troisième (Z3) sur les figures 1 et 2), à se déplacer jusqu’à cette zone Z3 afin de coupler sa seconde prise de courant P2 à une première prise de courant P1 j (ici P13) de cette zone Z3. Puis, si cela s’avère nécessaire (parce que la bobine primaire n’est pas bien placée par rapport à la seconde bobine), le boîtier mobile BM est propre à se déplacer pour se positionner (précisément) sous la bobine secondaire du véhicule V. On comprendra que ce dernier déplacement est destiné à parcourir une petite distance entre la première prise de courant P1 j et l’emplacement où est située la bobine secondaire du véhicule V. Par conséquent, le cordon d’alimentation CA, qui est embarqué sur (ou dans) le boîtier mobile BM n’a pas besoin d’avoir une longueur importante. De ce fait, ce cordon d’alimentation CA peut présenter une importante section de nature à permettre une puissance de recharge élevée, typiquement comprise entre 150 kW et 300 kW, pour des recharges ultra-rapides.
Au moins trois techniques peuvent être utilisées pour que le boîtier mobile BM parvienne jusqu’à une première prise de courant P1 j d’une zone Zk dans laquelle un véhicule V s’est garé.
Dans une première technique, le boîtier mobile BM est propre à se déplacer jusqu’à la zone Zk sur laquelle le véhicule V s’est garé (ici Z3) en fonction d’un signal électromagnétique émis par la bobine secondaire de ce véhicule V quand le circuit secondaire CS lui fournit un courant prédéfini au début d’une phase de recharge de la batterie BR. Dans ce cas, le boîtier mobile BM est propre à choisir une première prise de courant P1 j de cette zone Z3 qui est la plus proche de la bobine secondaire du véhicule V.
Dans un exemple de réalisation, le circuit primaire CP peut être agencé de manière à générer des signaux de commande successifs et représentatifs chacun d’une intensité d’un courant généré par la bobine primaire lorsqu’elle reçoit le signal électromagnétique émis par la bobine secondaire du véhicule V quand son circuit secondaire CS lui fournit un courant prédéfini au début d’une phase de recharge de la batterie BR. On comprendra donc que, lorsqu’une phase de recharge doit débuter, le circuit secondaire CS fournit un courant prédéfini à sa bobine secondaire afin qu’elle se mette à émettre un signal électromagnétique prédéfini (et donc connu du boîtier mobile BM). Ce courant prédéfini, fourni à la bobine secondaire, est de préférence prélevé en temps réel dans la batterie BR. Dès que la bobine primaire reçoit ce signal électromagnétique émis, elle génère un courant dont l’intensité dépend de celle du signal électromagnétique reçu (et donc de la distance séparant les bobines primaire et secondaire). Ce courant généré circule dans le circuit primaire CP, ce qui induit la génération d’un signal de commande par ce dernier (CP). Tant qu’un courant circule dans le circuit primaire CP, ce dernier (CP) génère des signaux de commande.
De plus, dans au moins cet exemple de réalisation le boîtier mobile BM peut comprendre des moyens de contrôle MC propres, dès qu’un signal de commande a été généré, à contrôler des déplacements du boîtier mobile BM vers la zone Z3 où est située la bobine secondaire en fonction d’au moins les signaux de commande qui sont générés successivement. Par conséquent, dès qu’un premier signal de commande a été généré par le circuit primaire CP, les moyens de contrôle MC commencent à faire fonctionner le(s) moteur(s) électrique(s) MT afin que le boîtier mobile BM commence à se déplacer, puis, ils (MC) contrôlent les déplacements en fonction d’au moins les signaux de commande qui sont générés successivement par le circuit primaire CP lorsque son boîtier mobile BM se trouve à des positions successives.
Le boîtier mobile BM commence donc à se déplacer vers la zone Z3 où est située la bobine secondaire du véhicule V, dès qu’il reçoit un premier signal électromagnétique de cette bobine secondaire. Ce premier signal électromagnétique peut donc être considéré comme un signal de réveil du boîtier mobile BM.
On notera que le fait d’utiliser les bobines secondaire et primaire respectivement comme émetteur et récepteur (ou capteur) permet d’éviter d’avoir à équiper le boîtier mobile BM et le véhicule V de modules de communication par voie d’ondes. En outre, cela permet un fonctionnement du dispositif de recharge DR dans tout environnement, et en particulier dans un bâtiment ou sous un toit.
Au moins deux méthodes peuvent être mises en œuvre par les moyens de contrôle MC pour contrôler les déplacements du boîtier mobile BM jusqu’à la zone Z3 où est située la bobine secondaire.
Une première méthode nécessite, comme illustré sur les figures 2 et 3, que le boîtier mobile BM comprenne également des moyens d’analyse MA et des moyens de navigation MN.
Les moyens d’analyse MA sont propres à analyser un environnement du boîtier mobile BM, de préférence à 360°, et à générer des informations qui sont représentatives de cet environnement. A cet effet, les moyens d’analyse MA peuvent, par exemple, comprendre des moyens d’acquisition choisis parmi un capteur à ultrasons, une caméra, un laser de balayage, un radar et un lidar. On comprendra que les moyens d’acquisition sont chargés de détecter d’éventuels obstacles (y compris les roues du véhicule V), et les positions respectives de ces obstacles, dans l’environnement du boîtier mobile BM.
Par exemple, les moyens d’acquisition peuvent être installés sur la face supérieure du boîtier mobile BM, de préférence sur un côté afin de ne pas perturber les transferts d’énergie électrique vers la bobine secondaire pendant la phase de recharge.
Les moyens de navigation MN sont propres à déterminer, en fonction des informations générées par les moyens d’analyse MA et d’une position déterminée de la bobine secondaire, un chemin que le boîtier mobile BM doit suivre, sous le contrôle des moyens de contrôle MC, entre une position en cours du boîtier mobile BM et la position connue de la première prise de courant P13 de la zone Z3 qui est la plus proche de la bobine secondaire du véhicule V. On comprendra que la première prise de courant P13 est celle qui est la plus proche de la position déterminée de la bobine secondaire. On considère ici que le boîtier mobile BM, et plus précisément ses moyens de navigation MN ou ses moyens de contrôle MC, connaî(sen)t les emplacements de chacune des premières prises de courant P1 j sur la surface de roulage SR et la position en cours du boîtier mobile BM sur la surface de roulage SR.
On notera que les moyens de contrôle MC peuvent, par exemple, déterminer par triangulation la position de la bobine secondaire par rapport à la position en cours du boîtier mobile BM, en fonction de signaux de commande générés successivement à plusieurs positions du boîtier mobile BM. Toute technique de triangulation connue de l’homme de l’art peut être ici utilisée, dès lors qu’elle repose sur l’analyse des intensités respectives des signaux électromagnétiques reçus en différentes positions du boîtier mobile BM et ayant induit des signaux de commande successifs.
Dans ce cas, les moyens de contrôle MC peuvent, par exemple, contrôler les déplacements du boîtier mobile BM en au moins trois positions différentes, et enregistrer les trois signaux de commande générés par le circuit primaire CP respectivement en ces trois positions. Puis, pour chaque position, les moyens de contrôle MC peuvent déduire du signal de commande correspondant l’intensité du courant généré par la bobine primaire, puis déduire de cette intensité de courant l’intensité du signal électromagnétique reçu, et enfin comparer cette intensité du signal électromagnétique reçu à une intensité prédéterminée émise par la bobine secondaire et qu’ils connaissent afin de déduire de cette comparaison la distance séparant les bobines primaire et secondaire. Chaque distance correspond au rayon d’un cercle centré sur la bobine primaire, et donc le point d’intersection commun des trois cercles correspond à la position de la bobine secondaire.
Une seconde méthode nécessite que les moyens de contrôle MC soient agencés pour comparer les signaux de commande qui sont générés successivement pendant les déplacements du boîtier mobile BM (et donc à différentes positions), et pour contrôler les déplacements du boîtier mobile BM vers la première prise de courant P13 de la zone Z3 qui est la plus proche de la bobine secondaire du véhicule V en fonction des résultats de ces comparaisons.
Dans cette seconde méthode on tire parti du fait que plus le boîtier mobile BM se rapproche de la bobine secondaire, plus l’intensité du signal électromagnétique reçu par la bobine primaire est importante, et donc plus l’intensité du courant généré par la bobine primaire est importante. Par conséquent, en comparant deux signaux de commande successifs, on peut immédiatement en déduire si le boîtier mobile BM se rapproche ou s’éloigne de la bobine secondaire, et donc on peut progressivement rapprocher le boîtier mobile BM de la bobine secondaire et donc de la première prise de courant P13 de la zone Z3 (la plus proche) en comparant chaque signal de commande au signal de commande précédent (obtenu pour la position précédente).
On notera que lorsque l’on met en œuvre la seconde méthode, le boîtier mobile BM peut également comprendre des moyens d’analyse MA identiques à ceux décrits plus haut (pour la première technique), et donc propres à analyser l’environnement du boîtier mobile BM et à générer des informations représentatives de cet environnement. En présence d’une telle option, les moyens de contrôle MC peuvent alors être propres à contrôler les déplacements du boîtier mobile BM vers la première prise de courant P13 de la zone Z3 (la plus proche de la bobine secondaire) en fonction des informations générées par les moyens d’analyse MA et des résultats des comparaisons.
Dans une deuxième technique, le boîtier mobile BM peut être informé de la zone Zk sur laquelle le véhicule V s’est garé (ici Z3) par un signal d’alerte généré par des moyens de détection et représentatif de cette zone Z3. Cela nécessite donc que les moyens de détection et le boîtier mobile BM soient équipés de modules de communication par voie d’ondes pour la transmission et la réception du signal d’alerte qui peut être considéré comme un signal de réveil du boîtier mobile BM. Dans ce cas, le boîtier mobile BM est propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant P13 de cette zone Zk, sous le contrôle de ses moyens de contrôle MC, afin de coupler sa seconde prise de courant P2 à cette première prise de courant P13.
Les moyens de détection sont installés fixement sur la surface roulante SR, c’est-à-dire sur ou dans le sol sur lequel les véhicules circulent, ou à proximité de cette surface roulante SR, par exemple sur des murs ou des plafonds ou encore des poteaux. Par exemple, ils peuvent comprendre des moyens d’acquisition installés sur ou dans chaque zone Zk. Ces moyens d’acquisition peuvent être des capteurs à ultrasons, des caméras, des lasers de balayage, des radars, des lidars, ou des capteurs de pression, par exemple.
Dans une troisième technique, le boîtier mobile BM peut être informé de la zone Zk sur laquelle le véhicule V s’est garé (ici Z3) par un signal d’alerte représentatif de cette zone Z3 et généré par un équipement lorsqu’il est informé par un usager du véhicule V. Cet équipement peut, par exemple, être une borne communicante qui est installée sur ou à proximité de la zone Z3 et qui est informée par l’usager par appui d’une touche dédiée ou fourniture d’un identifiant de la zone Z3 (par exemple un numéro de place de parking). Cela nécessite donc que l’équipement et le boîtier mobile BM soient équipés de modules de communication par voie d’ondes pour la transmission et la réception du signal d’alerte qui peut être considéré comme un signal de réveil du boîtier mobile BM. Dans ce cas, le boîtier mobile BM est propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant P13 de cette zone Z3 afin de coupler sa seconde prise de courant P2 à cette première prise de courant P13.
Une fois que le boîtier mobile BM est arrivé à proximité immédiate de la première prise de courant P1j de la zone Zk qui est la plus proche de la bobine secondaire du véhicule V garé, il couple sa seconde prise de courant P2 à cette première prise de courant P1j (ici P13), puis détermine s’il est suffisamment bien positionné pour que sa bobine primaire interagisse efficacement avec cette bobine secondaire. Ce couplage est déclenché par les moyens de contrôle MC et cette détermination est effectuée par ces derniers (MC), par exemple par analyse de l’intensité du premier signal électromagnétique qui est émis par la bobine secondaire. S’il est suffisamment bien positionné, le boîtier mobile BM ne bouge pas et la recharge de la batterie BR du véhicule V commence.
En revanche, si le boîtier mobile BM n’est pas suffisamment bien positionné, ses moyens de contrôle MC contrôlent son déplacement jusqu’à ce qu’ils décident qu’il est bien placé sous la bobine secondaire. Pour ce faire, ils peuvent, par exemple, et comme décrit plus haut, analyser l’intensité du courant qui est généré par la bobine primaire lorsqu’elle reçoit le signal électromagnétique émis par la bobine secondaire du véhicule V, et décider de l’arrêt du boîtier mobile BM lorsque cette intensité est sensiblement égale à une valeur prédéfinie ou bien lorsqu’au moins deux intensités successives sont représentatives d’une même intensité supérieure à une valeur prédéfinie. On comprendra en effet que l’on peut considérer que la bobine primaire est correctement positionnée sous la bobine secondaire lorsque l’intensité du courant généré par la bobine primaire devient constante et supérieure à une valeur prédéfinie.
On notera qu’afin de faciliter le couplage automatisé entre une première prise de courant P1 j et la seconde prise de courant P2, chaque première prise de courant P1 j peut être de type femelle et de forme conique, et la seconde prise de courant P2 peut être de type mâle et de forme conique homologue de celle de chaque première prise de courant P1 j, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3.
On notera également qu’afin de verrouiller le couplage automatisé entre une première prise de courant P1 j et la seconde prise de courant P2, la seconde prise de courant P2 peut comprendre des moyens électromagnétiques propres à induire une aimantation lorsqu’ils sont activés après que le boîtier mobile BM ait commencé à se déplacer vers la zone Zk (ici Z3) sur laquelle le véhicule V s’est garé. Dans ce cas, chaque première prise de courant P1 j peut comprendre des moyens d’aimantation propres à interagir avec l’aimantation induite pour la coupler à la seconde prise de courant P2 et permettre l’alimentation en courant de son cordon d’alimentation CA. On notera que les moyens d’aimantation de chaque première prise de courant P1 j sont de préférence permanents afin de ne pas être dépendants de la réception d’un signal de déclenchement au début de chaque phase de recharge.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que le boîtier mobile BM peut comprendre un enrouleur automatique EA propre à enrouler/dérouler automatiquement dans un/d’un logement interne son cordon d’alimentation CA en fonction d’une estimée de la distance séparant la première prise de courant P1 j à laquelle est couplée la seconde prise de courant P2 d’une position qui est située sous la bobine secondaire du véhicule V. Par exemple, cet enrouleur automatique EA est de préférence asservi avec un contrôle de l’enroulement et du déroulement. Dans ce cas, il peut être contrôlé par les moyens de contrôle MC. Lorsque le boîtier mobile BM se déplace vers une première prise de courant P1 j ou n’est pas utilisé (c’est-à-dire couplé à une première prise de courant P1j), le cordon d’alimentation CA est entièrement enroulé dans l’enrouleur automatique EA.
Lorsque le boîtier mobile BM est arrivé au niveau de la première prise de courant P1 j à laquelle il doit coupler sa seconde prise de courant P2, les moyens de contrôle MC pilotent le déroulement d’une petite partie du cordon d’alimentation CA jusqu’à ce que le couplage entre cette première prise de courant P1j et sa seconde prise de courant P2 soit effectif. Puis, si un nouveau déplacement du boîtier mobile BM doit être fait, les moyens de contrôle MC pilotent le déroulement du cordon d’alimentation CA jusqu’à ce que le boîtier mobile BM soit correctement placé sous la bobine secondaire du véhicule V.
On notera également, bien que cela ne soit pas illustré, que le boîtier mobile BM peut également et éventuellement comprendre des moyens d’élévation auxquels est solidarisée au moins la bobine primaire. Ces moyens d’élévation sont propres à déplacer la bobine primaire, sous le contrôle des moyens de contrôle MC, suivant une direction verticale, perpendiculaire au plancher du véhicule V auquel est solidarisée la bobine secondaire, de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière. 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 et secondaire, et donc éventuellement de réduire les dimensions de l’une au moins des bobines primaire et secondaire.
On notera également que les moyens de contrôle MC peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software ») ou d’une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels.
On notera également que les moyens de navigation MN peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels ou d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (DR) de recharge par induction d’au moins une batterie (BR) d’un véhicule (V) propre à se garer sur une zone parmi N zones (Zk) d’une surface de roulage (SR), avec N > 2, et comprenant un circuit secondaire (CS) comportant une bobine secondaire propre à transformer de l’énergie électrique transférée en courant de recharge pour ladite batterie (BR), ledit dispositif (DR) comprenant un boîtier mobile (BM) propre à se déplacer sur ladite surface de roulage (SR) afin de se positionner sous ladite bobine secondaire et comprenant un circuit primaire (CP) comportant une bobine primaire propre à être alimentée en courant afin de transférer par induction de l’énergie électrique à ladite bobine secondaire, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins N premières prises de courant (P1j) installées respectivement dans lesdites zones (Zk) et couplées à une source d’alimentation en courant (SA), et en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend un cordon d’alimentation (CA) couplé audit circuit primaire (CP) et comprenant une seconde prise de courant (P2), et est propre, lorsque ledit véhicule (V) est garé sur l’une desdites zones (Zk), à se déplacer jusqu’à cette zone (Zk) afin de coupler sa seconde prise de courant (P2) à une première prise de courant (P1 j) de cette zone (Zk), puis à se déplacer, si nécessaire, pour se positionner sous ladite bobine secondaire du véhicule (V).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) est propre à se déplacer jusqu’à ladite zone (Zk) sur laquelle ledit véhicule (V) s’est garé en fonction d’un signal électromagnétique émis par ladite bobine secondaire du véhicule (V) quand ledit circuit secondaire (CS) lui fournit un courant prédéfini au début d’une phase de recharge de ladite batterie (BR), et à choisir une première prise de courant (P1 j) de cette zone (Zk) qui est la plus proche de ladite bobine secondaire du véhicule (V).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit primaire (CP) est propre à générer des signaux de commande successifs et représentatifs chacun d’une intensité d’un courant généré par ladite bobine primaire lorsqu’elle reçoit ledit signal électromagnétique émis par ladite bobine secondaire du véhicule (V), et en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend des moyens de contrôle (MC) propres, dès qu’un signal de commande a été généré, à contrôler des déplacements dudit boîtier mobile (BM) vers ladite bobine secondaire en fonction d’au moins lesdits signaux de commande générés successivement.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) est informé de ladite zone (Zk) sur laquelle ledit véhicule (V) s’est garé par un signal généré par des moyens de détection et représentatif de cette zone (Zk), et est propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant (P1 j) de cette zone (Zk) afin de coupler sa seconde prise de courant (P2).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) est informé de ladite zone (Zk) sur laquelle ledit véhicule (V) s’est garé par un signal représentatif de cette zone (Zk) et généré par un équipement lorsqu’il est informé par un usager dudit véhicule (V), et est propre à se déplacer jusqu’à une première prise de courant (P1 j) de cette zone (Zk) afin de coupler sa seconde prise de courant (P2).
  6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque première prise de courant (P1 j) est de type femelle et de forme conique, et ladite seconde prise de courant (P2) est de type mâle et de forme conique homologue de celle de chaque première prise de courant (P1 j).
  7. 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite seconde prise de courant (P2) comprend des moyens électromagnétiques propres à induire une aimantation lorsqu’ils sont activés après que ledit boîtier mobile (BM) ait commencé à se déplacer vers ladite zone (Zk) sur laquelle ledit véhicule (V) s’est garé, et chaque première prise de courant (P1 j) comprend des moyens d’aimantation propres à interagir avec ladite aimantation induite pour la coupler à ladite seconde prise de courant (P2) et permettre l’alimentation en courant de son cordon d’alimentation (CA).
  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 solidarisée au moins ladite bobine primaire et propres à déplacer cette dernière suivant une direction verticale, perpendiculaire à un plancher dudit véhicule (V) auquel est solidarisée ladite bobine secondaire, de manière à la positionner à une distance choisie de cette dernière.
  9. 9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit boîtier mobile (BM) comprend un enrouleur automatique (EA) propre à enrouler/dérouler automatiquement dans un/d’un logement interne ledit cordon d’alimentation (CA) en fonction d’une estimée d’une distance séparant ladite première prise de courant (P1 j) à laquelle est couplée ladite seconde prise de courant (P2) d’une position située sous ladite bobine secondaire du véhicule (V).
  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 automobile.
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