FR3098157A1

FR3098157A1 - Station de recharge d’un véhicule électrique

Info

Publication number: FR3098157A1
Application number: FR1907373A
Authority: FR
Inventors: Patrice BERTANA
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: WO2021001073A1; FR3098157B1

Abstract

L’invention porte sur une station de recharge (100) d’un véhicule électrique, le véhicule électrique étant muni d’une prise de chargement électriquement reliée à une batterie, la station de recharge (100) comprenant un sabot (110) dans lequel le véhicule et une prise d’alimentation (120) mobile configurée pour se coupler à la prise de chargement en vue de recharger la batterie du véhicule. La station de recharge (100) comprend un levier (140) relié au sabot (110) par l’intermédiaire d’un axe de basculement, le levier (140) présentant une première extrémité actionnable par le véhicule lors de son engagement dans le sabot (110) et une seconde extrémité associée à un bras coulissant (121) portant la prise d’alimentation (120). L’engagement du véhicule provoque le basculement du levier (140) autour de son axe de basculement et le déplacement du bras coulissant (121) selon la direction d’engagement. Fig. 1

Description

Station de recharge d’un véhicule électrique

La présente invention concerne une station de recharge d’un véhicule électrique. Elle trouve une application particulière pour la recharge des véhicules électriques à deux roues, tels que les scooters ou les vélos.

Arrière-plan technologique de l’invention

Le développement actuel des véhicules électriques, et notamment des parcs de véhicules électriques proposés en libre accès dans des espaces publics ou des flottes de véhicules d’entreprises, pose le problème de la recharge de ces véhicules.

Classiquement, la recharge de la batterie peut se faire de différentes manières. Dans certains cas, notamment pour les vélos électriques, la batterie doit être retirée du corps du vélo et être placée sur un chargeur pour procéder à sa recharge. Dans d’autres cas, le véhicule électrique peut être conduit jusqu’à une station de recharge, qui comporte une prise d’alimentation devant être branchée manuellement à une prise de chargement du véhicule. Chacune de ces situations requiert une opération manuelle spécifique de la part de l’utilisateur pour procéder au branchement de la batterie. Cette opération manuelle, qui représente une contrainte pour l’utilisateur, peut être mal réalisée, oubliée ou omise, engendrant des problèmes de disponibilité des véhicules, ce qui rend complexe la gestion du parc ou de la flotte de véhicules.

On connaît du document FR 2 828 665 une station de recharge pour un petit véhicule à moteur tel qu’un vélo électrique dans lequel le couplage entre la prise d’alimentation de la station et la prise de chargement du vélo est réalisé lors de l’engagement du vélo dans la station. Toutefois, le système proposé par ce document est particulièrement complexe et adapté uniquement à certains petits véhicules.

Objet de l’invention

La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients précités de l’état de la technique, en proposant une solution alternative, simple et susceptible d’être applicable à une grande variété de véhicules électriques.

Brève description de l’invention

Pour ce faire, la présente invention propose une station de recharge d’un véhicule électrique, le véhicule électrique étant muni d’une prise de chargement électriquement reliée à une batterie, la station de recharge comprenant :

un sabot dans lequel le véhicule est destiné à s’engager selon une direction d’engagement ; et
une prise d’alimentation mobile configurée pour se coupler à la prise de chargement en vue de recharger la batterie du véhicule.

La station de recharge est remarquable en ce qu’elle comprend un levier relié au sabot par l’intermédiaire d’un axe de basculement, le levier présentant une première extrémité actionnable par le véhicule lors de son engagement dans le sabot et une seconde extrémité associée à un bras coulissant portant la prise d’alimentation, l’engagement du véhicule provoquant le basculement du levier autour de son axe de basculement et le déplacement du bras coulissant selon la direction d’engagement en vue de coupler la prise d’alimentation à la prise de chargement.

Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :

la prise d’alimentation est une prise électrique apte à s’enficher dans la prise de chargement ;
la prise d’alimentation est un connecteur à induction électromagnétique apte à former un couplage inductif avec la prise de chargement ;
le bras coulissant comprend des moyens de verrouillage de la prise de chargement dans la prise d’alimentation ;
les moyens de verrouillage comprennent au moins un ergot mobile par électro-aimantation ;
le sabot comprend un rail d’engagement pour recevoir une roue avant du véhicule lors de son engagement dans le sabot ;
la station de recharge comprend un dispositif d’alimentation électriquement relié à la prise d’alimentation pour fournir l’énergie nécessaire à la recharge de la batterie.

La présente invention porte également sur un véhicule électrique présentant un châssis, au moins une roue avant, une batterie et une prise de chargement électriquement reliée à la batterie, la roue avant étant reliée au châssis par une fourche munie de deux fourreaux.

Le véhicule électrique est remarquable en ce que la prise de chargement est disposée entre les deux fourreaux.

Avantageusement, l’entrée de la prise de chargement est protégée par un clapet de protection.

Description des dessins

D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 représente une vue en perspective isométrique d’une station de recharge conforme à l’invention ;

La figure 2 représente une vue en perspective isométrique d’un véhicule électrique conforme à l’invention ;

La figure 3 représente un levier d’une station de recharge conforme à l’invention.

Description détaillée de l’invention

Par souci de simplification de la description à venir, les mêmes références sont utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction dans les différents modes de mise en œuvre de l’invention. Les figures sont des représentations schématiques qui, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas à l’échelle.

La figure 1 représente une vue en perspective isométrique d’une station de recharge conforme à la présente invention et tout particulièrement adaptée au scooter électrique représenté sur la figure 2.

Mais d’une manière générale, la station de recharge 100 selon l’invention permet de recharger tout type de véhicule électrique muni d’une prise de chargement reliée à une batterie. Il peut ainsi s’agir d’un véhicule à quatre roues, tel qu’une automobile, trois roues, tel qu’un tricycle, deux roues, tel qu’un scooter, une moto ou un vélo, ou même aucune roue, tel qu’un véhicule nautique à moteur (également dénommé motomarine ou scooter des mers, plus fréquemment désigné par antonomase par le terme de jet-ski). Il est possible d’envisager toute autre sorte de véhicule électrique, tel qu’une tondeuse, ou encore un robot aspirateur.

Le véhicule 200 de la figure 2 comprend un châssis 210, au moins une roue avant 220, une batterie 230 et une prise de chargement 240 électriquement reliée à la batterie 230. La batterie 230 peut par exemple être une batterie au lithium, au plomb, une supercapacité.

La prise de chargement 240 peut être une prise électrique apte à s’enficher dans, ou se coupler électro-magnétiquement à, une prise électrique complémentaire de la station 100 (désignée prise d’alimentation). L’entrée de la prise de chargement 240 peut être munie d’un clapet de protection, qui peut être apte à s’ouvrir par pression. Un tel clapet permet de protéger la prise d’alimentation en dehors des périodes de recharge de la batterie. Comme cela sera détaillé dans une section suivante de la description, un bras coulissant de la station 100 portant la prise d’alimentation peut venir prendre appui sur le clapet de protection et engager son ouverture de manière à dégager l’accès à la prise de chargement 240.

Dans l’exemple de véhicule reproduit sur la figure 2, la roue avant 220 est reliée au châssis par une fourche 250 munie de deux fourreaux 260. La prise de chargement est disposée sous la colonne de direction du véhicule, entre les deux fourreaux. Cet agencement astucieux de la prise de chargement 240 permet la recharge du véhicule par son simple engagement dans la station de recharge 100. Pour assurer le bon alignement et favoriser le couplage électrique des deux prises, la prise de chargement 240 peut être placée à l’extrémité ou dans un collet tronconique permettant de guider la prise d’alimentation lors de son enfichage.

Revenant à la description de la station 100 représentée sur la figure 1, celle-ci comprend un sabot 110 dans lequel le véhicule 200, ici la roue avant du scooter électrique, est destiné à s’engager selon une direction d’engagement et pour occuper une position d’engagement.

Le sabot 110 comprend une structure porteuse 111 permettant de maintenir stablement la station 100 dans une position verticale lorsque celle-ci est en fonctionnement, c’est-à-dire lorsqu’elle est posée au sol. A cet effet, la structure porteuse 111 peut être constituée de deux parois de tôle métallique verticales pouvant être jointes l’une à l’autre par une ou une pluralité d’entretoises pour former un pavé droit.

La forme en pavé droit ouvert de la structure porteuse 111 est particulièrement avantageuse lorsque le véhicule électrique 200 est un véhicule nécessitant un maintien en stationnement, tel que le scooter 200 représenté sur la figure 2, car l’ouverture entre les parois de tôle métallique permet de recevoir la roue avant 220 du véhicule 200 lorsque celui-ci est disposé dans la position d’engagement. Une telle insertion permet d’apporter un maintien et une stabilité au véhicule 200.

La structure porteuse n’est cependant nullement limitée par de telles formes, et peut se présenter sous n’importe quelle forme conférant à la station de recharge 100 une certaine stabilité et solidité.

Avantageusement, le sabot 110 comporte également un ou plusieurs pieds 112 afin de renforcer la stabilité de la station de recharge 100. Il peut également comprendre un rail d’engagement 113 en forme de U, horizontal lorsque la station de recharge 100 est posée au sol en position de fonctionnement, pour recevoir une roue avant du véhicule 200 lors de son engagement dans le sabot 110. On peut de la sorte positionner le véhicule 200 relativement à la station 100 avec une précision suffisante pour permettre leur raccordement électrique. Le rail d’engagement 113 peut classiquement être formé de trois bandes métalliques soudées entre elles pour former un U, ou bien d’une unique bande de métal pliée. Le rail d’engagement 113 est fixé à l’extrémité de la structure porteuse 111 destinée à reposer au sol, préférentiellement par soudure. Avantageusement, et comme cela est représenté sur la figure 1, le rail d’engagement 113 peut être soudé à chaque paroi métallique verticale de la structure porteuse 111 pour garantir la stabilité de l’ensemble. Le rail d’engagement 113 peut également comporter un ou plusieurs pieds 112, similaires à ceux décrits pour la structure porteuse 111. L’extrémité du rail d’engagement 113 opposée à la structure porteuse 111 peut être évasée pour faciliter l’engagement de la roue avant 220 du véhicule 200.

On peut également prévoir de munir le sabot 110 d’une butée 141 permettant de limiter l’engagement du véhicule 200, par exemple sa roue avant 220 pour reprendre l’exemple décrit, dans le sabot 110.

Dans l’exemple représenté, la combinaison du rail d’engagement 113, de la butée 141 et des parois de la structure 111 permet de recevoir une roue du véhicule 200 pour positionner le véhicule 200 dans la position d’engagement de la station 100. Lorsque le véhicule 200 est un deux roues, cet agencement permet de maintenir le véhicule en position, sans nécessiter de le placer sur une béquille.

Quelle que soit la forme du sabot 110, le véhicule 200 est destiné à s’y engager selon une direction d’engagement et selon un sens d’engagement pour être disposé dans une position d’engagement de la station 100.

Poursuivant la description de la station 100 de la figure 1, celle-ci comprend également une prise d’alimentation 120 configurée pour se coupler à la prise de chargement 240 du véhicule 200 en vue de recharger la batterie 230. Comme on l’a déjà évoqué, la prise d’alimentation 120 peut être une prise électrique apte à s’enficher dans la prise de chargement 240. Alternativement, et de manière non limitative, la prise d’alimentation 120 peut être un connecteur à induction électromagnétique apte à former un couplage inductif avec la prise de chargement 240.

La station de recharge 100 peut comprendre un dispositif d’alimentation 130 électriquement relié à une source d’énergie et à la prise d’alimentation 120 pour convertir l’énergie fournie par la source et la conditionner pour recharger la batterie 230. La liaison électrique entre ces différents éléments peut être assurée par l’intermédiaire de fils électriques 131. Le dispositif d’alimentation 130 peut notamment correspondre à un générateur, un redresseur ou un convertisseur apte à délivrer une tension et un courant continu à la batterie 230. Il peut être placé sur un support d’alimentation 132, par exemple une plaque métallique horizontale fixée à la structure porteuse 111, tel que cela est bien visible sur la figure 1.

Selon l’invention la prise d’alimentation 120 est mobile, c’est-à-dire qu’elle présente au moins un, de préférence exactement un, degré de liberté. La prise d’alimentation peut être déplacée en translation suivant la direction d’engagement.

Dans ce but, la prise d’alimentation 120 est portée par un bras coulissant 121 reposant sur le sabot 110, par exemple sur un support horizontal 114 joignant les deux parois verticales de la structure porteuse 111. Ce support 114 peut s’étendre horizontalement selon la direction d’engagement au-dessus du rail d’engagement 113. Le support 114 peut être muni d’un guide 115 conformé au bras coulissant 121, ici une bande métallique pliée formant un pavé droit ouvert dans la direction d’engagement, permettant de guider le déplacement du bras 121 suivant la direction d’engagement. Le bras coulissant 121 peut présenter toute forme qui convient, et il peut notamment présenter une section circulaire. La prise d’alimentation 120 est avantageusement disposée à une extrémité distale du bras coulissant 121, de manière à pouvoir être mise en vis-à-vis de la prise de chargement 240 du véhicule 200 lorsque celui-ci s’engage dans le sabot 110. Le fil électrique 131 reliant la prise d’alimentation 120 au dispositif d’alimentation 130 peut courir dans le bras coulissant 121.

La station de recharge 100 comprend également un levier 140, représenté sur la figure 3, relié au sabot 110 par l’intermédiaire d’un axe de basculement, parallèle au sol et perpendiculaire à la direction d’engagement. L’axe de basculement peut être fixé entre les deux faces opposées des parois verticales de la structure porteuse 111. Le levier 140 présente une ouverture 145 permettant le passage de l’axe de basculement, autour duquel il peut donc entrer en rotation. Le levier 140 est également retenu à la structure porteuse 111 par l’intermédiaire d’un ressort 146 permettant de le ramener dans l’espace destiné à la roue avant 220 dans la position d’engagement, lorsqu’aucun effort ne lui est appliqué (c’est-à-dire en l’absence de véhicule engagé dans le sabot 110).

Le levier 140 est ici formé de deux bras jointifs, pouvant présenter entre eux un angle compris entre 180° et 90°. Chaque bras peut être constitué d’une barre métallique. L’ouverture 145 permettant le passage de l’axe de basculement est disposée au niveau de la jointure des deux bras.

Le levier 140 présente une première extrémité actionnable par le véhicule 200 lors de son engagement dans le sabot 110. La première extrémité peut comprendre une plaque métallique rectangulaire solidaire du premier bras de levier 142 afin d’augmenter la surface de contact entre le véhicule 200 et le levier 140. Le levier 140 présente également une seconde extrémité portée par le second bras de levier 143 associée à une extrémité proximale du bras coulissant 121.

Pour permettre le basculement du levier 140 autour de son axe, le support 114 et la butée 141 peuvent présenter des découpes 116 orientées selon la direction d’engagement afin de dégager un passage à la seconde extrémité du levier.

La liaison entre la seconde extrémité du levier 140 et le bras coulissant 121 est articulée de sorte que le basculement du levier provoqué par l’engagement du véhicule 200 engendre un déplacement du bras coulissant 121 suivant la direction d’engagement, dans le sens contraire au sens d’engagement du véhicule 200, c’est-à-dire en direction du véhicule 200, en vue de coupler la prise d’alimentation 120 à la prise de chargement 240.

La seconde extrémité du levier 140 est agencée pour former une pièce de liaison 147 destinée à s’engager dans une ouverture traversant du bras coulissant. La pièce de liaison assure un contact permanent entre l’extrémité du levier 140 et le bras coulissant 121 de sorte à former une liaison pivot.

Afin de faciliter le couplage de la prise d’alimentation 120 à la prise de chargement 240, l’extrémité distale du bras coulissant 121 peut présenter une forme en biseau pour corriger d’éventuels problèmes d’alignement au cours du déplacement du bras coulissant 121 et de son engagement dans le véhicule 200, notamment lorsque la prise de chargement 240 est munie d’un collet de guidage.

Afin de sécuriser la fixation du véhicule 200 à la station de recharge 100 au cours de la recharge, le bras coulissant 121 peut comprendre des moyens de verrouillage au véhicule 200.

A titre d’exemple, ces moyens de verrouillage peuvent comprendre des ergots rétractables destinés à se loger dans des logements aménagés sur le véhicule. Le déploiement ou la rétractation des ergots peut être activé par un dispositif électromagnétique ou mécanique.

Quelle que soit la nature des moyens de verrouillage, ceux-ci peuvent être commandés par une clé destinée à s’engager sur une serrure disposée sur le sabot ou à proximité de celui-ci. Alternativement, les moyens de verrouillage peuvent être commandés à distance, par exemple depuis une télécommande ou un smartphone, par l’envoi d’un signal pouvant être sécurisé ou par la reconnaissance d’un signal RFID. C’est notamment le cas lorsque la station de recharge 100 est exploitée pour la mise à disposition d’un parc de véhicules électriques dans un espace public, pour permettre à un usager de déverrouiller le système de verrouillage depuis son smartphone, depuis une application mise à sa disposition.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et l’on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.

Ainsi, on pourra prévoir des moyens permettant d’ajuster les dimensions du sabot 110 à celle de la roue avant 220 du scooter 200 et à la position en élévation de la prise de chargement 240 sur ce scooter, ou plus généralement au véhicule. Il pourra s’agir de moyens permettant d’écarter ou rapprocher les deux parois verticales de la structure porteuse 111, et/ou de rehausser ou abaisser la position du support horizontal 114. On pourra également prévoir des éléments de carénage de la structure porteuse pour l’habiller et sécuriser l’accès au dispositif d’alimentation 130.

Bien que l’on ait représenté et décrit le sabot d’une station de recharge particulièrement adapté à recevoir la roue avant d’un véhicule deux roues, il est tout à fait possible d’envisager un sabot configuré pour recevoir une portion différente d’un véhicule qui peut être de toute nature. D’une manière générale, l’engagement du véhicule dans la position d’engagement déplace l’extrémité du levier et provoque son basculement autour de l’axe de basculement. Ce mouvement entraîne le déplacement du bras coulissant selon la direction d’engagement en vue de coupler la prise d’alimentation à la prise de chargement du véhicule.

Une station de recharge 100 conforme à l’invention peut comprendre un unique sabot 110, comme c’est le cas de la station représentée sur la figure 1, et dans ce cas elle pourra, grâce à sa dimension réduite, facilement s’intégrer au mobilier urbain (par exemple à un pied de lampadaire). Alternativement, la station 100 peut comprendre une pluralité de sabots 110, qui peuvent être rendus solidaires les uns des autres afin de permettre la recharge simultanée d’une flotte entière de véhicules.

Enfin, la station 100 n’est pas uniquement destinée à reposer sur le sol. On peut prévoir qu’elle soit montée sur un véhicule, par exemple dans une remorque d’un véhicule de transport, afin de déplacer des scooters d’un lieu à un autre et ainsi gérer au mieux la disponibilité de ces scooters sur tout l’espace public.

Claims

Station de recharge (100) d’un véhicule électrique (200), le véhicule électrique étant muni d’une prise de chargement (240) électriquement reliée à une batterie (230), la station de recharge (100) comprenant :
- un sabot (110) dans lequel le véhicule (200) est destiné à s’engager selon une direction d’engagement ; et
- une prise d’alimentation (120) mobile configurée pour se coupler à la prise de chargement (240) en vue de recharger la batterie (230) du véhicule (200) ;
la station de recharge (100) étantcaractérisé en ce qu’elle comprend un levier (140) relié au sabot (110) par l’intermédiaire d’un axe de basculement, le levier (140) présentant une première extrémité actionnable par le véhicule (200) lors de son engagement dans le sabot (110) et une seconde extrémité associée à un bras coulissant (121) portant la prise d’alimentation (120), l’engagement du véhicule (200) provoquant le basculement du levier (140) autour de son axe de basculement et le déplacement du bras coulissant (121) selon la direction d’engagement en vue de coupler la prise d’alimentation (120) à la prise de chargement (240).
Station de recharge (100) selon la revendication précédente dans lequel la prise d’alimentation (120) est une prise électrique apte à s’enficher dans la prise de chargement (240).
Station de recharge (100) selon la revendication 1 dans lequel la prise d’alimentation (120) est un connecteur à induction électromagnétique apte à former un couplage inductif avec la prise de chargement (240).
Station de recharge (100) selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le bras coulissant (121) comprend des moyens de verrouillage de la prise de chargement (240) dans la prise d’alimentation (120).
Station de recharge (100) selon la revendication précédente dans laquelle les moyens de verrouillage comprennent au moins un ergot mobile par électro-aimantation.
Station de recharge (100) selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le sabot (110) comprend un rail d’engagement (113) pour recevoir une roue avant (220) du véhicule (200) lors de son engagement dans le sabot (110).
Station de recharge (100) selon l’une des revendications précédentes comprenant un dispositif d’alimentation (130) électriquement relié à la prise d’alimentation (120) pour fournir l’énergie nécessaire à la recharge de la batterie (230).
.