FR3067518A1 - Module photovoltaique integrant une antenne et dispositif domotique associe - Google Patents

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Abstract

Module photovoltaïque intégrant une antenne et comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques (21) configurées pour convertir l énergie solaire incidente sur le module photovoltaïque en énergie électrique, chaque cellule photovoltaïque (21) comprenant au moins deux contacts métalliques, le module photovoltaïque comprenant une ligne de connexion (23) reliant électriquement les contacts métalliques de chaque cellule photovoltaïque afin de véhiculer l énergie électrique produite par les cellules photovoltaïques (21) jusqu à une borne d alimentation (22), la ligne de connexion (23) comprenant une inductance (L) délimitant une portion (31) de la ligne de connexion (23) entre la borne d alimentation (22) et l inductance (L), la portion (31) de ligne de connexion constituant une antenne rayonnante à une fréquence prédéterminée.

Description

Module photovoltaïque intégrant une antenne et dispositif domotique associé
La présente invention concerne le domaine des modules photovoltaïques. La présente invention concerne plus particulièrement un module photo voltaïque intégrant une antenne radioélectrique.
L’invention peut trouver une application dans le domaine de la commande et/ou du contrôle à distance par radiofréquences d’un dispositif électriquement autonome mu par énergie solaire. Elle peut, par exemple, trouver une utilisation dans le domaine du bâtiment, afin de commander et/ou contrôler un ou plusieurs dispositifs d’occultation.
En référence à la figure 1, un dispositif domotique électriquement autonome 13 commandable et/ou contrôlable à distance comprend, de façon non limitative, au moins un module photo voltaïque 131, au moins un élément de stockage d’énergie électrique 132, connecté au(x) module(s) photovoltaïque(s), au moins un module radiofréquence 133 un actionneur électromécanique et un dispositif d’occultation 130. Le module photovoltaïque 131 peut être intégré ou non dans le dispositif domotique électriquement autonome 13. Suivant un autre mode de réalisation, le module photovoltaïque 131 peut être déporté du dispositif domotique électriquement autonome 13, par exemple, afin de l’éloigner d’une zone d’ombre ou de l’installer sur un emplacement recevant un ensoleillement plus important
Par la suite, le terme “module photovoltaïque” au singulier désignera un ou plusieurs module(s) photovoltaïque(s). Il en est de même pour le terme “élément de stockage d’énergie électrique” qui sera utilisé au singulier qu’il y ait un ou plusieurs éléments de stockage d’énergie électrique.
L’élément de stockage d’énergie électrique 132 est préférentiellement un moyen de stockage physico-chimique, comme une batterie d’accumulateurs, une pile rechargeable, un supercondensateur ou tout autre type d’élément équivalent. L’élément de stockage d’énergie électrique 132 est configuré pour alimenter en énergie électrique le dispositif d’occultation 130 et est destiné à être chargé à partir de l’énergie électrique générée par le module photovoltaïque 131. A cet effet, l’élément de stockage d’énergie électrique peut comprendre un module de gestion de charge.
Le module radiofréquence 133 peut être un module de réception destiné à recevoir des signaux radioélectriques d’instructions, de la part d’un dispositif de commande à distance. Suivant une variante de réalisation, le module radiofréquence est un module d’émission/réception afin d’échanger des signaux radioélectriques avec au moins un dispositif de commande à distance. Ces dispositifs de commande à distance peuvent être par exemple, une télécommande, un téléphone intelligent (ou 'smartphone selon la terminologie anglo-saxonne), un boîtier multiservices (ou box selon la terminologie anglo-saxonne) et/ou tout autre dispositif équivalent. Il peut s’agir d’un dispositif ayant seulement la fonction d’émetteur radiofréquence ou d’un dispositif ayant les fonctions d’émission et de réception radiofréquence. Le dispositif de commande à distance peut être nomade ou fixe.
Le module radiofréquence 133 comprend au moins une antenne 1330 afin d’augmenter la sensibilité et donc la portée de la transmission radiofréquence entre l’émetteur, respectivement le récepteur, du dispositif de commande à distance et le récepteur, respectivement l’émetteur, du module radiofréquence.
Le dispositif d’occultation 130 comprend un dispositif d’entraînement motorisé non représenté mettant en mouvement un écran, également non représenté, entre au moins une première position et au moins une deuxième position. Le dispositif d’entraînement motorisé comprend un actionneur électromécanique d’un élément mobile de fermeture, d’occultation ou de protection solaire tel qu’un volet roulant, un volet battant, une porte, une grille, un store ou tout autre matériel équivalent, qui forme l’écran précité. Le dispositif motorisé peut toutefois également être une porte de garage ou un portail motorisé qui forme également un écran. L’actionneur électromécanique comprend, de manière connue, un moteur électrique, un arbre de sortie et une unité électronique de contrôle non représentés. En particulier, l’actionneur électromécanique est un actionneur tubulaire, destiné à être inséré dans un tube d’enroulement sur lequel s’enroule l’écran.
Dans certains modes de réalisation, le module radiofréquence est disposé à l’intérieur d’une enveloppe métallique, également appelé coffre, ce qui oblige à déporter l’antenne 1330 à l’extérieur de cette enveloppe métallique afin de préserver la sensibilité de l’antenne. Cependant, cette solution n’est pas très esthétique car l’antenne, et éventuellement son câble, sont alors apparents. De plus, lorsque l’antenne est réalisée sous la forme d’un fil électrique, un installateur voyant un fil non connecté peut être tenté de le couper, pensant que ce fil n’est pas utilisé.
Un problème esthétique supplémentaire apparaît lorsque l’installateur souhaite déporter l’antenne et le module photovoltaïque. Ce peut être le cas, par exemple, lorsque l’installateur souhaite déplacer le module photovoltaïque vers un emplacement recevant un ensoleillement plus important afin d’augmenter la production d’énergie électrique du module photovoltaïque. Dans ce cas, ces deux éléments deviennent apparents ainsi que leurs câbles respectifs.
Un but de l’invention est notamment de corriger tout ou partie des inconvénients précités en proposant une solution permettant de déporter l’antenne sans dégrader l’esthétique du dispositif domotique électriquement autonome.
A cet effet, l’invention a pour objet un module photovoltaïque intégrant une antenne et comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques configurées pour convertir l’énergie solaire incidente sur le module photovoltaïque en énergie électrique, chaque cellule photovoltaïque comprenant au moins deux contacts métalliques, le module photovoltaïque comprenant une ligne de connexion reliant électriquement les contacts métalliques de chaque cellule photovoltaïque afin de véhiculer l’énergie électrique produite par les cellules photovoltaïques jusqu’à une borne d’alimentation, la ligne de connexion comprenant une inductance délimitant une portion de la ligne de connexion entre la borne d’alimentation et l’inductance, la portion de ligne de connexion constituant une antenne rayonnante à une fréquence prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, l’inductance est imprimée sur le module photovoltaïque.
Selon un mode de réalisation, la ligne de connexion est imprimée sur le module photovoltaïque.
Selon un mode de réalisation, tout ou partie de la portion de ligne de connexion constituant l’antenne rayonnante est formée par un fil électrique.
Selon un mode de réalisation, un circuit d’accord est inséré entre la borne d’alimentation et la portion de ligne de connexion.
L’invention a également pour objet un dispositif domotique électriquement autonome commandable et/ou contrôlable à distance comprenant un élément de stockage d’énergie électrique et un module radiofréquence, le dispositif comprenant un module photo voltaïque intégrant une antenne tel que décrit précédemment, le module étant configuré pour charger l’élément de stockage d’énergie électrique et pour émettre et/ou recevoir des signaux radiofréquences en provenance et/ou à destination du module radiofréquence, au moyen de cette antenne.
Selon un mode de réalisation, le module photovoltaïque est connecté au module radiofréquence et à l’élément de stockage d’énergie électrique par l’intermédiaire d’un câble coaxial unique, une inductance étant connectée entre le câble coaxial et l’élément de stockage d’énergie électrique et une capacité étant connecté entre le câble coaxial et le module radiofréquence.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre illustratif et non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1, déjà présentée, représente un exemple de mode de réalisation d’un dispositif domotique électriquement autonome commandable et/ou contrôlable à distance connu de l’art antérieur ;
La figure 2 représente un exemple de mode de réalisation d’un module photovoltaïque connu de l’art antérieur ;
Les figures 3 et 4 représentent des modes de réalisation d’un module photovoltaïque intégrant une antenne.
En référence à la figure 2, un module photovoltaïque 131 de l’art antérieur comprend au moins une cellule photo voltaïque 21 configurée pour convertir l’énergie lumineuse, incidente sur le module photovoltaïque, en énergie électrique suivant l’effet photovoltaïque. Chaque cellule photovoltaïque 21 comprend au moins deux contacts métalliques non représentés et configurés pour collecter le courant généré par la cellule photovoltaïque 21. Ces contacts métalliques constituent les pôles électriques ou électrodes positive et négative de la cellule photovoltaïque 21. Un contact métallique peut être formé sur chacune des deux faces de la cellule photovoltaïque. Lorsque le module photovoltaïque 131 comprend une pluralité de cellules photovoltaïques, ces dernières peuvent être reliées électriquement entre elles suivant un montage série et/ou un montage parallèle. De façon avantageuse, un montage parallèle de cellules photovoltaïques permet de sommer les courants produits par chacune des cellules photovoltaïques. Un montage série de cellules photovoltaïques permet de sommer les tensions produites par chacune des cellules photovoltaïques.
Le module photovoltaïque 131 comprend au moins deux bornes d’alimentation 22 configurées pour collecter le courant généré par le module photovoltaïque 131. Ces bornes d’alimentation 22 peuvent être des points de connexion sur le module photovoltaïque 131 au niveau desquels l’énergie électrique produite par ce module photovoltaïque peut être prélevée, par exemple, par l’intermédiaire d’un câble. Suivant un autre mode de réalisation, les bornes d’alimentation 22 peuvent correspondre aux extrémités d’un câble d’alimentation fixé au module photovoltaïque 131.
Le module photovoltaïque comprend au moins une ligne de connexion 23 reliant électriquement les contacts métalliques des cellules photovoltaïques 21 afin de véhiculer l’énergie électrique produite par les cellules photovoltaïques jusqu’à au moins une borne d’alimentation 22.
Dans la suite de la présente description, les éléments analogues à ceux décrits cidessus portent les mêmes références.
La figure 3 représente un exemple de mode de réalisation d’un module photovoltaïque 131 conforme à l’invention intégrant une antenne radiofréquence. Le module photovoltaïque comprend une pluralité de cellules photovoltaïques 21 dont les contacts sont reliés électriquement entre eux suivant un montage série pour former une ligne de cellules photovoltaïques. Ce mode de réalisation n’est nullement limitatif et d’autres agencements des cellules photovoltaïques sont envisageables, comme un agencement selon une matrice de N lignes et M colonnes, N et M étant des entiers égaux ou non. De même, les contacts métalliques des différentes cellules photovoltaïques peuvent également être connectés suivant un montage parallèle ou un montage série et parallèle.
Le module photovoltaïque comprend au moins une ligne de connexion 23 reliant les contacts métalliques des cellules photovoltaïques. Cette ligne de connexion est configurée pour véhiculer le courant généré par les cellules photovoltaïques 21 jusqu’à au moins une borne d’alimentation 22.
Ces bornes d’alimentation 22 peuvent être des points de connexion sur le module photovoltaïque 131 au niveau desquels l’énergie électrique produite par ce module photovoltaïque peut être prélevée, par exemple, par l’intermédiaire d’un câble. Suivant un autre mode de réalisation, les bornes d’alimentation 22 peuvent correspondre aux extrémités d’un câble d’alimentation du module photovoltaïque.
Le principe de l’invention repose sur l’utilisation d’au moins une partie d’une ligne de connexion 23 comme antenne rayonnante. A cet effet, une ligne de connexion 23 du module photovoltaïque 131 comprend une ou plusieurs inductances L formant une bobine d'arrêt, également appelée “self de choc”. Par la suite, le terme “inductance” sera utilisé au singulier qu’il y ait une ou plusieurs inductances.
L’impédance L peut être, par exemple, formée par un ou plusieurs élément(s) discret(s) ou par une impédance imprimée sur le module photovoltaïque. La portion 31 de ligne de connexion entre l’inductance L et la borne d’alimentation 22 constitue une antenne rayonnante à une fréquence prédéterminée f. De façon préférentielle, la position de l’induction L sur la ligne de connexion 23 est choisie de sorte que la longueur de la portion 31 de ligne de connexion entre l’inductance L et la borne d’alimentation 22 soit sensiblement égale à un quart de la longueur d’onde associée à la fréquence de résonnance de l’antenne à savoir, la fréquence prédéterminée f. Suivant une variante de réalisation, la longueur de la portion 31 de ligne de connexion est sensiblement égale à un multiple, pair ou impair, du quart de la longueur d’onde associée à la fréquence de résonnance de l’antenne.
L’inductance L a pour rôle d’affaiblir le plus fortement possible les signaux à hautes fréquences, c’est-à-dire les signaux de fréquences supérieures à la fréquence f de résonnance de l’antenne et d’atténuer les signaux à plus basses fréquences, tout en laissant passer le courant continu produit par les cellules photovoltaïques 21. Les signaux à hautes fréquences peuvent, par exemple, correspondre à des signaux parasites provenant des cellules photovoltaïques 21 et/ou de signaux collectés par la ligne de connexion 23, par exemple par couplage électromagnétique. La valeur de l’impédance L est choisie de façon à bloquer les fréquences supérieures à la fréquence f prédéterminée. Sur la portion 31 de ligne de connexion délimitée par l’inductance L et la borne d’alimentation 22 transitent le courant continu issu des cellules photovoltaïques ainsi que les signaux radiofréquences captés et/ou devant être émis par l’antenne constituée par cette portion de ligne de connexion.
Suivant le mode de réalisation représenté à la figure 3, l’inductance L peut être positionnée sur une ligne de connexion 23 entre deux cellules photovoltaïques 21. En variante, l’inductance L peut être positionnée sur une des faces d’une cellule photovoltaïque 21.
En référence à la figure 4, la ligne de connexion 23 peut se prolonger au-delà des cellules photovoltaïques 21. La ligne de connexion 23 peut, par exemple, longer l’alignement de cellules photovoltaïques le long d’un bord du module photovoltaïque. L’inductance L peut être positionnée sur la partie de la ligne de connexion 23 longeant les cellules photovoltaïques.
Suivant un mode de réalisation, la portion 31 de ligne de connexion formant l’antenne entre l’inductance L et la borne d’alimentation 22 peut ne pas être entièrement imprimée sur le module photovoltaïque. La portion 30 de ligne de connexion peut être réalisée par un fil électrique soudé sur le module photovoltaïque 131 entre l’inductance L et la borne d’alimentation 22. Suivant un autre mode de réalisation, seule une partie de la portion 30 de ligne de connexion est réalisée à l’aide d’un fil électrique s’étendant en dehors du substrat du module photovoltaïque.
De façon avantageuse, lorsque l’antenne 31 n’est pas noyée dans le substrat du module photovoltaïque, les propriétés électromagnétiques de l’antenne ne sont pas dépendantes du matériau utilisé pour fabriquer le module photovoltaïque. Suivant un mode de réalisation, le fil électrique constituant l’antenne peut être protégée par une enveloppe, par exemple, un tube en verre ou tout autre matériau ayant des propriétés électromagnétiques neutres.
Suivant un aspect avantageux et optionnel du mode de réalisation de la figure 4, la portion 31 de ligne de connexion peut comprendre un circuit d’adaptation d’impédance 32 au niveau de la borne d’alimentation, ce circuit étant disposé entre la portion 31 de ligne de connexion et la borne d’alimentation 22. Ce circuit d’adaptation d’impédance 32 peut, par exemple, être réalisé à l’aide d’inductances et de capacités. Le circuit d’adaptation d’impédance 32 peut être réalisé avec un ou plusieurs élément(s) discret(s) et/ou à l’aide d’un ou plusieurs composant(s) imprimé(s) sur le module photovoltaïque.
Les différents composants du circuit d’adaptation d’impédance 32 sont dimensionnés de façon à adapter l’impédance de la portion 31 de ligne de connexion 23, vue depuis la borne d’alimentation 22 constituant une de ces extrémités, à une valeur sensiblement égale à l’impédance d’entrée du module radiofréquence 133.
Selon un aspect de l’invention qui n’est pas représenté, le module photovoltaïque de la figure 3 et les variantes peut également comprendre un circuit d’adaptation d’impédance comparable au circuit 32.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation du module photovoltaïque 131 intégrant une antenne radiofréquence 31, tel que décrit précédemment en relation avec les figures 3 et 4 et les variantes, dans un dispositif domotique électriquement autonome commandable et/ou contrôlable à distance.
Dans ce cadre, le dispositif domotique 13 électriquement autonome comprend un dispositif d’occultation 130, un actionneur électromécanique configuré pour entraîner le dispositif d’occultation 130, un élément de stockage d’énergie électrique 132 configuré pour alimenter l’actionneur électromécanique, un module photo voltaïque 131 tel que décrit précédemment en relation avec les figures 3 et 4 et les variantes et configuré pour charger l’élément de stockage d’énergie électrique 132, ainsi qu’un module radiofréquence 133 configuré pour commander et/ou contrôler à distance l’actionneur électromécanique. Suivant une particularité de l’invention, le module photovoltaïque 131 intègre une antenne radiofréquence 31 dans la ligne de connexion 23 reliant électriquement les contacts métalliques des cellules photovoltaïque. Cette antenne est configurée pour émettre et/ou recevoir les signaux radiofréquences en provenance et/ou à destination du module radiofréquence. Suivant un mode de réalisation, la portion 31 de ligne de connexion peut comprendre un circuit d’adaptation d’impédance 32 au niveau de la borne d’alimentation 22 de la ligne de connexion, ce circuit étant disposé entre la portion 31 de ligne de connexion et la borne d’alimentation 22. Suivant un mode de réalisation alternatif, le circuit d’adaptation d’impédance est intégré dans le module radiofréquence 133.
Le module photovoltaïque peut être intégré ou non dans le dispositif domotique électriquement autonome. Suivant un autre mode de réalisation, le module photovoltaïque peut être déporté du dispositif domotique électriquement autonome, par exemple, afin de l’éloigner d’une zone d’ombre ou afin de l’installer sur un emplacement recevant un ensoleillement plus important.
Lorsque le module photovoltaïque est déporté, le module photo voltaïque peut être connecté électriquement au reste du dispositif domotique électriquement autonome par l’intermédiaire d’un câble coaxial unique. De façon avantageuse, ce câble coaxial unique permet de transmettre, sur le même câble, le signal radiofréquence provenant de l’antenne et/ou du module radiofréquence ainsi que le courant continu provenant du module photovoltaïque vers le dispositif de stockage d’énergie électrique 132. Les signaux radiofréquence et continu véhiculés par le câble coaxial sont séparés par l’intermédiaire d’au moins une capacité et une inductance. Une ou plusieurs capacités sont connectés entre le câble coaxial et le module radiofréquence 133, de façon à bloquer le courant continu provenant du module photovoltaïque et à laisser passer le signal radiofréquence. Une ou plusieurs inductances sont connectées entre le câble coaxial et l’élément de stockage d’énergie électrique 132 afin de bloquer les signaux radiofréquences, tout en laissant passer le courant continu issu du module photovoltaïque.
Les modes de réalisation et variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Module photovoltaïque intégrant une antenne et comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques (21) configurées pour convertir l’énergie solaire incidente sur le module photovoltaïque en énergie électrique, chaque cellule photo voltaïque (21) comprenant au moins deux contacts métalliques, le module photovoltaïque comprenant une ligne de connexion (23) reliant électriquement les contacts métalliques de chaque cellule photovoltaïque afin de véhiculer l’énergie électrique produite par les cellules photovoltaïques (21) jusqu’à une borne d’alimentation (22) , le module photovoltaïque étant caractérisé en ce que la ligne de connexion (23) comprend une inductance (L) délimitant une portion (31) de la ligne de connexion (23) entre la borne d’alimentation (22) et l’inductance (L), la portion (31) de ligne de connexion constituant une antenne rayonnante à une fréquence (f) prédéterminée.
  2. 2. Module photovoltaïque selon la revendication précédente dans lequel l’inductance (L) est imprimée sur le module photovoltaïque.
  3. 3. Module photovoltaïque selon une des revendications précédentes dans lequel la ligne de connexion (23) est imprimée sur le module photovoltaïque.
  4. 4. Module photovoltaïque selon une des revendications 1 ou 2 dans lequel tout ou partie de la portion (31) de ligne de connexion constituant l’antenne rayonnante est formée par un fil électrique.
  5. 5. Module photovoltaïque selon une des revendications précédentes dans lequel un circuit d’accord (32) est inséré entre la borne d’alimentation (22) et la portion (31) de ligne de connexion.
  6. 6. Dispositif domotique (13) électriquement autonome commandable et/ou contrôlable à distance comprenant un élément de stockage d’énergie électrique et un module radiofréquence, le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend un module photo voltaïque (131) intégrant une antenne (31) selon une des revendications précédentes configuré pour charger l’élément de stockage d’énergie électrique (132) et pour émettre et/ou recevoir des signaux radiofréquences en provenance et/ou à destination du module radiofréquence (133), au moyen de cette antenne (31).
    5 7. Dispositif domotique selon la revendication précédente dans lequel le module photovoltaïque (131) est connecté au module radiofréquence (133) et à l’élément de stockage d’énergie électrique (132) par l’intermédiaire d’un câble coaxial unique, une inductance étant connectée entre le câble coaxial et l’élément de stockage d’énergie électrique et une capacité étant connectée entre le câble
  7. 10 coaxial et le module radiofréquence (133).
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OH JUNGSUEK ET AL: "Flexible Antenna Integrated With an Epitaxial Lift-Off Solar Cell Array for Flapping-Wing Robots", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 62, no. 8, 1 August 2014 (2014-08-01), pages 4356 - 4361, XP011555285, ISSN: 0018-926X, [retrieved on 20140731], DOI: 10.1109/TAP.2014.2322895 *

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