FR3100757A1 - Ensemble de recharge par induction de batteries de traction de vehicules electriques ou hybrides - Google Patents

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Jean Marie Sauvage
Philippe Gilleron
Cedric Prudhomme
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Abstract

Ensemble articulé de recharge de batteries de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant à une extrémité un support fixe (4), et à l’autre extrémité un élément primaire (10) de transmission d’énergie par induction vers un élément secondaire fixé sous le véhicule, comprenant au moins deux bras (6, 8) disposés horizontalement, reliés entre eux par des pivots intermédiaires d’axe vertical (18), un premier bras (6) étant relié au support fixe (4) par un pivot primaire d’axe vertical (14), ces bras (6, 8) comportant des dispositifs d’appui sur le sol (32). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

ENSEMBLE DE RECHARGE PAR INDUCTION DE BATTERIES DE TRACTION DE VEHICULES ELECTRIQUES OU HYBRIDES
La présente invention concerne un ensemble articulé de recharge d’une batterie de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride.
Les véhicules automobiles électriques ou hybrides rechargeables comportent pour la traction une batterie de stockage d’énergie, pouvant être rechargée à des emplacements de parking équipés d’une borne de recharge.
La borne de recharge peut posséder un câble électrique se terminant par une prise mobile qui est branchée manuellement sur une prise du véhicule, pour alimenter sa batterie de traction en courant afin de la recharger. Cette opération nécessite des interventions manuelles de branchement à l’arrivée du véhicule et de débranchement avant son départ, qui sont contraignantes.
De plus le positionnement de la prise mobile doit être très précis et il faut appliquer une certaine force sur cette prise pour assurer l’emboîtement des deux prises, ce qui est délicat à réaliser par un système automatisé de branchement.
En variante un autre système de recharge connu, présenté notamment par le document DE-A1-102011112610, comporte une borne de recharge disposant d’un robot à bras articulé, supportant à son extrémité un élément primaire formant l’enroulement primaire d’un transformateur alimenté par la borne, qui vient en face d’un élément secondaire fixé à une extrémité du véhicule afin d’effectuer un transfert d’énergie par induction entre ces deux éléments.
La recharge par induction sans contact permet de s’affranchir d’un ajustement précis de l’élément primaire par rapport à l’élément secondaire, et évite une usure qui peut se produire sur les systèmes avec contact.
Toutefois le robot à bras articulé de ce système de recharge pose des problèmes de précision de guidage de l’élément primaire se trouvant à l’extrémité de son bras, en porte-à-faux. En effet suivant les mouvements du bras, en particulier avec une élongation importante de ce bras, on peut obtenir des flexions du bras qui nuisent à la précision de positionnement de l’élément primaire. On obtient dans ce cas un ajustement peu précis de l’élément primaire, qui diminue l’efficacité et le rendement de la transmission d’énergie vers l’élément secondaire.
En variante il est connu de disposer l’élément primaire à plat sur le sol, qui alimente l’élément secondaire fixé sous le véhicule. La transmission d’énergie se fait à distance entre ces deux éléments écartés, ce qui évite un positionnement précis du véhicule, mais nécessite des champs magnétiques très importants pour réaliser l’induction entre les éléments. On obtient des champs magnétiques très élevés qui posent des problèmes pour respecter les normes d’émission d’ondes électromagnétiques.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un ensemble articulé de recharge de batteries de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant à une extrémité un support fixe, et à l’autre extrémité un élément primaire de transmission d’énergie par induction vers un élément secondaire fixé sous le véhicule, cet ensemble étant remarquable en ce qu’il comporte au moins deux bras disposés horizontalement, reliés entre eux par des pivots intermédiaires d’axe vertical, un premier bras étant relié au support fixe par un pivot primaire d’axe vertical, et en ce que les bras comportent des dispositifs d’appui sur le sol.
Un avantage de cet ensemble articulé est qu’on peut disposer une succession de bras pivotants entre eux dans des plans horizontaux, permettant de glisser et d’ajuster l’élément primaire sous le véhicule pour venir en face de l’élément secondaire, tout en maintenant une hauteur précise de cet élément primaire grâce aux dispositifs d’appui sur le sol permettant d’éviter toute flexion de ces bras quels que soient leurs déploiements.
On peut ainsi de manière automatique déployer le bras après l’arrêt du véhicule, puis positionner l’élément primaire du bras sous l’élément secondaire du véhicule avec une bonne précision, pour réaliser une recharge de la batterie de traction dans des conditions optimales.
L’ensemble articulé peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, chaque dispositif d’appui comporte une roulette.
Dans ce cas, avantageusement chaque roulette est formée par une bille guidée dans un logement.
Avantageusement, l’ensemble comporte au moins trois dispositifs d’appui formant un triangle en appui sur le sol.
Dans ce cas, avantageusement le dernier bras de cet ensemble comporte deux dispositifs d’appui fixés aux extrémités d’une traverse, et un troisième dispositif d’appui fixé au niveau de l’élément primaire.
En particulier, l’ensemble articulé peut comporter deux bras.
Selon un mode de réalisation, chaque pivot comporte une motorisation.
Dans ce cas, avantageusement chaque motorisation est disposée au-dessus de son pivot.
Avantageusement, l’ensemble articulé comporte un câble d’alimentation électrique reliant le support à l’élément primaire, qui est fixé aux bras.
Dans ce cas, avantageusement le câble passe à l’intérieur des bras.
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
est une vue en perspective d’un ensemble articulé de recharge selon l’invention ;
est une vue de dessous de cet ensemble replié ; et
est une vue de dessous de cet ensemble déployé.
Les figures 1, 2 et 3 présentent un ensemble articulé comportant successivement en série en partant d’une cloison verticale 2 disposée sur le côté d’une place de parking, un support fixe 4, un premier bras articulé 6, un deuxième bras articulé 8, puis un élément primaire de transmission d’énergie par induction 10 formant un plateau allongé disposé horizontalement.
Le support 4 comporte d’un côté des fixations 12 sur la cloison 4, et de l’autre côté un premier pivot vertical 14 supportant une extrémité arrière du premier bras 6. Une première motorisation électrique 16 permet de commander le mouvement du premier bras 6 autour du premier pivot 14.
L’extrémité avant du premier bras 6 comporte un deuxième pivot vertical 18 supportant une extrémité arrière du deuxième bras 8, et une deuxième motorisation électrique 20 permettant de commander le mouvement du deuxième bras autour du deuxième pivot. L’extrémité avant du deuxième bras 8 supporte l’élément primaire 10 qui est allongé suivant l’axe de ce bras.
Chaque bras articulé 6, 8 est formé par un tube de section carrée, notamment par un tube en alliage d’aluminium extrudé permettant de réaliser une construction légère et rigide.
L’extrémité arrière du deuxième bras 8 comporte une petite traverse 30 comprenant à chaque extrémité une roulette 32 venant en appui sur le sol, ces roulettes étant disposées symétriquement par rapport à l’axe de ce bras. L’extrémité avant de l’élément primaire 10 comporte une roulette 32 disposée suivant l’axe du bras. Chaque roulette 32 possède une bille 34 guidée dans un logement, formant l’appui sur le sol, permettant un roulage dans toutes les directions.
On forme avec les trois roulettes 32 fixées au deuxième bras 8, un triangle d’appui toujours posé au sol assurant l’horizontalité de l’élément primaire 10, la stabilité, ainsi qu’une distance constante par rapport au sol quel que soit le déploiement de l’ensemble articulé et la distance de cet élément par rapport au support 4.
Un câble électrique 36 part du support 4 relié à un réseau d’alimentation électrique de la borne de recharge, pour successivement former une première boucle latérale 38 sur le côté du premier pivot 14, rentrer dans le premier bras 6, en sortir pour former une deuxième boucle 40 sur le côté de la traverse 30, puis rentrer dans le deuxième bras 8 pour alimenter l’élément primaire 10.
De cette manière on obtient à la fois une protection efficace du câble 36 passant dans les bras 6, 8, et une souplesse au niveau des pivots 14, 18 grâces aux boucles 38, 40 permettant de suivre les mouvements de ces pivots sans générer de contrainte trop élevée dans le câble qui est guidé pendant le pivotement. De plus on évite tout frottement du câble 36 sur le sol lors des mouvements de l’ensemble articulé.
Les deux motorisations électriques 16, 20 sont disposés au-dessus de chaque pivot 14, 18, suivant un axe vertical, de manière à ne pas occuper d’espace latéral sur les côtés des bras 6, 8. Les motorisations 16, 20 sont reliées à un système électronique de commande programmée réalisant un mouvement des deux bras 6, 8, de manière à positionner automatiquement l’élément primaire 10 dans la position de recharge sous le véhicule.
En particulier un système de détection peut être disposé sur le véhicule ou sur le bras articulé, comprenant par exemple des détecteurs de proximité ou une vision par caméra, de manière à réaliser avec précision le positionnement final de l’élément primaire 10.
On peut comme présenté figure 2, replier les deux bras articulés 6, 8 pour disposer ces bras le long de la cloison 2 avec l’élément primaire 10 au plus près de cette cloison, et ainsi limiter l’encombrement latéral du système de recharge, en le rangeant par exemple le long d’un mur sur le côté d’un garage.
Cette disposition permet d’avancer le véhicule sur la place de parking, puis de déployer chacun des bras 6, 8 de manière différenciée, permettant de couvrir avec l’élément primaire 10 une grande surface qui est inscrite dans un demi-cercle.
En variante l’ensemble articulé peut être simplifié en retirant les motorisations 16, 20, le conducteur venant déployer manuellement les bras 6, 8 pour positionner l’élément primaire 10, après avoir garé le véhicule. Dans ce cas la manœuvre peut être faite rapidement sans s’occuper de réglage en hauteur de l’élément primaire 10, grâce aux roulettes d’appui sur le sol 32 maintenant cette hauteur.

Claims (10)

  1. Ensemble articulé de recharge de batteries de traction d’un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant à une extrémité un support fixe (4), et à l’autre extrémité un élément primaire (10) de transmission d’énergie par induction vers un élément secondaire fixé sous le véhicule, caractérisé en ce que l’ensemble articulé comporte au moins deux bras (6, 8) disposés horizontalement, reliés entre eux par des pivots intermédiaires d’axe vertical (18), un premier bras (6) étant relié au support fixe (4) par un pivot primaire d’axe vertical (14), et en ce que les bras (6, 8) comportent des dispositifs d’appui sur le sol (32).
  2. Ensemble articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif d’appui (32) comporte une roulette.
  3. Ensemble articulé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque roulette est formée par une bille (34) guidée dans un logement.
  4. Ensemble articulé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins trois dispositifs d’appui (32) formant un triangle en appui sur le sol.
  5. Ensemble articulé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dernier bras (8) de cet ensemble comporte deux dispositifs d’appui (32) fixés aux extrémités d’une traverse (30), et un troisième dispositif d’appui (32) fixé au niveau de l’élément primaire (10).
  6. Ensemble articulé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte deux bras (6, 8).
  7. Ensemble articulé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pivot (14, 18) comporte une motorisation (16, 20).
  8. Ensemble articulé selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque motorisation (16, 20) est disposée au-dessus de son pivot (14, 18).
  9. Ensemble articulé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un câble d’alimentation électrique (38) reliant le support (4) à l’élément primaire (10), qui est fixé aux bras (6, 8).
  10. Ensemble articulé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le câble (38) passe à l’intérieur des bras (6, 8).
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