FR3101580A1 - Dispositif électrique de gestion énergétique - Google Patents

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Abstract

[Dispositif électrique de gestion énergétique comprenant un organe de mesure comprenant un capteur de courant configuré pour mesurer un courant électrique à la sortie de puissance d’un compteur électrique basse tension, un capteur de tension configuré pour mesurer une tension électrique à la sortie de puissance du compteur électrique basse tension, et une unité de calcul de puissance recevant une information de courant provenant du capteur de courant et une information de tension provenant du capteur de tension, et étant configurée pour calculer la puissance électrique consommée à la sortie de puissance du compteur électrique ; et un organe de contrôle recevant une information de puissance électrique consommée provenant de l’unité de calcul de puissance, calculant la différence entre ladite information de puissance électrique consommée et une valeur antérieure, comparant la valeur absolue de ladite différence à un seuil, en cas de valeur absolue de ladite différence inférieure au seuil restant au repos et en cas de valeur absolue de ladite différence supérieure au seuil émettant un message contenant une valeur de puissance vers une borne de recharge de batterie de stockage d’énergie électrique, la borne de recharge étant distante de l’organe de mesure et de l’organe de contrôle, ladite valeur antérieure étant ladite valeur de puissance contenue dans le message précédent. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif électrique de gestion énergétique
L’objet de ce document est de décrire le fonctionnement de QoMeter, un appareil de gestion énergétique qui permet d’optimiser le fonctionnement des bornes de recharge de véhicules électriques.
Les bornes de recharge de véhicule électrique (VE) peuvent être installées aussi bien derrière un compteur dédié qu’un compteur existant. Dans le cas d’une installation derrière un compteur existant, les bornes de recharge partagent la puissance disponible au niveau du compteur avec les autres appareils utilisant le même abonnement électrique.
Il se pose alors un problème fondamental lié à la puissance d’une borne de recharge qui peut atteindre très facilement :
  • 7,4 kW (32A x 230V) dans le cas d’une installation monophasée
  • 22 kW (32 x 230V x 3) dans le cas d’une installation triphasée
Nous pouvons aisément comprendre qu’une borne de recharge à pleine puissance puisse faire disjoncter l’ensemble de l’installation électrique dont l’abonnement souscrit est limité. A titre d’exemple, en France, dans une maison individuelle alimentée en monophasée, la puissance maximale souscrite est de 12 kVA (kW).
Afin d’éviter que la borne de recharge fasse disjoncter l’installation électrique, les installateurs de bornes de recharge peuvent agir sur 3 paramètres :
  1. La puissance souscrite au niveau du compteur
  2. Le créneau horaire de recharge
  3. La puissance maximale de la borne de recharge
Ces trois paramètres sont indépendants mais aucun d’eux ne peut garantir à 100% le bon fonctionnement de la borne de recharge dans toutes les circonstances.
La solution globalement adoptée par les installateurs consiste en effet à augmenter la puissance souscrite au niveau du compteur, à retarder l’heure de rechargement du VE à des heures tardives de nuit où les autres appareils diminuent leurs consommations, et à brider la puissance maximale du chargeur.
Toutes ces modifications sont des changements statiques. Ce qui signifie qu’en cas de changement (même temporaire) des habitudes du consommateur ou de l’ajout de nouveaux appareils électriques, la recharge du VE peut entraîner la disjonction du compteur.
Certains compteurs modernes permettent de connaître, moyennant l’accès à un port de communication, la consommation instantanée du compteur. Toutefois, tous les compteurs ne sont pas équipés de cette fonction et de plus, quand une telle fonction de communication existe, la norme de communication diffère d’un modèle de compteur à l’autre et d’un pays à l’autre.
Par ailleurs, les compteurs, dits « intelligents », communiquent en mode Esclave. Ce qui signifie qu’il appartient à un appareil tiers (Maître) de lancer une requête pour connaître la puissance du compteur.
Dans le contexte qui nous intéresse, si tant est qu’une borne de recharge puisse se connecter au port de communication d’un compteur, si la borne de recharge souhaite adapter sa puissance en fonction de la puissance restante au niveau du compteur, elle devra interroger régulièrement ce dernier. Si, entre deux interrogations, la puissance du compteur augmente brusquement, la puissance maximale souscrite peut en pratique être dépassée. Ce qui signifie que, pour un bon fonctionnement, la borne de recharge doit interroger le compteur à une fréquence élevée. Cette solution présente deux inconvénients :
  1. Tout d’abord, il n’est pas certain que le compteur (même intelligent) puisse supporter une fréquence d’interrogation trop importante.
  2. De plus, une fréquence d’interrogation trop élevée crée un volume de communication élevé, pas forcément compatible avec la capacité du lien de communication.
En tout état de cause, c’est pour répondre à ce besoin fondamental d’adaptation automatique de la puissance de la borne de recharge à la puissance disponible au niveau du compteur que QoMeter a été créé.
L’appareil QoMeter, l’objet de l’invention, est constitué de plusieurs modules :
  • Module de mesure d’énergie : ce module calcule la puissance instantanée en mesurant l’intensité et la tension au niveau du compteur principal sans introduction de coupure au niveau du circuit électrique principal et indépendamment du compteur principal.
  • Module de communication : ce module utilise un protocole de communication de type LAN (Ethernet, Wifi, HomePlug CPL, Bluetooth, ...) pour établir une communication avec la borne de recharge.
  • Module de contrôle : constitué d’un micro-contrôleur, ce module interroge (via une connection série) à une fréquence relativement élevée le module d’énergie (ci-dessus) et ne transmet une nouvelle valeur de puissance à la borne de recharge (via le module de communication) que si la variation de la puissance instantanée dépasse un certain seuil fixé par le gestionnaire du système.
est un schéma représentatif de l’invention.
Ainsi, QoMeter permet à la borne de recharge d’adapter automatiquement sa puissance en fonction de :
  • la puissance souscrite au niveau du compteur,
  • la puissance cumulée instantanée utilisée par tous les appareils du réseau électrique utilisant ce même compteur, y compris la borne de recharge elle-même.
QoMeter permet donc d’optimiser la puissance de la borne de recharge, de minimiser le temps de chargement et de protéger en toute circonstance le compteur principal contre tout risque de disjonction.
Selon l’invention, un dispositif électrique de gestion énergétique comprenant un organe de mesure comprenant un capteur de courant configuré pour mesurer un courant électrique à la sortie de puissance d’un compteur électrique basse tension, un capteur de tension configuré pour mesurer une tension électrique à la sortie de puissance du compteur électrique basse tension, et une unité de calcul de puissance recevant une information de courant provenant du capteur de courant et une information de tension provenant du capteur de tension, et étant configurée pour calculer la puissance électrique consommée à la sortie de puissance du compteur électrique ; et un organe de contrôle recevant une information de puissance électrique consommée provenant de l’unité de calcul de puissance, calculant la différence entre ladite information de puissance électrique consommée et une valeur antérieure, comparant la valeur absolue de ladite différence à un seuil, en cas de valeur absolue de ladite différence inférieure au seuil restant au repos et en cas de valeur absolue de ladite différence supérieure au seuil émettant un message contenant une valeur de puissance vers une borne de recharge de batterie de stockage d’énergie électrique, la borne de recharge étant distante de l’organe de mesure et de l’organe de contrôle, ladite valeur antérieure étant ladite valeur de puissance contenue dans le message précédent.
Dans un mode de réalisation, l’organe de mesure et l’organe de contrôle sont disposés dans un boîtier commun.
Dans un mode de réalisation, l’organe de contrôle comprend un organe de communication configuré pour établir une liaison au moins monodirectionnelle vers la borne de recharge.
Dans un mode de réalisation, la borne de recharge est configurée pour recevoir ledit message et adapter sa consommation d’énergie à la différence entre une puissance souscrite et la valeur de puissance contenue dans ledit message.
Dans un mode de réalisation, une borne de recharge esclave est commandée par ledit organe de contrôle.
Dans un mode de réalisation, ledit seuil est inférieur ou égal à 1% de la puissance souscrite.
Dans un mode de réalisation, la fréquence de comparaison de la valeur absolue de ladite différence audit seuil est inférieure ou égale à 100 Hz.
Dans un mode de réalisation, ledit message est émis à une fréquence au moins 10 fois inférieure à la fréquence de comparaison de la valeur absolue de ladite différence audit seuil.

Claims (8)

  1. Dispositif électrique de gestion énergétique comprenant un organe de mesure comprenant un capteur de courant configuré pour mesurer un courant électrique à la sortie de puissance d’un compteur électrique basse tension, un capteur de tension configuré pour mesurer une tension électrique à la sortie de puissance du compteur électrique basse tension, et une unité de calcul de puissance recevant une information de courant provenant du capteur de courant et une information de tension provenant du capteur de tension, et étant configurée pour calculer la puissance électrique consommée à la sortie de puissance du compteur électrique ; et un organe de contrôle recevant une information de puissance électrique consommée provenant de l’unité de calcul de puissance, calculant la différence entre ladite information de puissance électrique consommée et une valeur antérieure, comparant la valeur absolue de ladite différence à un seuil, en cas de valeur absolue de ladite différence inférieure au seuil restant au repos et en cas de valeur absolue de ladite différence supérieure au seuil émettant un message contenant une valeur de puissance vers une borne de recharge de batterie de stockage d’énergie électrique, la borne de recharge étant distante de l’organe de mesure et de l’organe de contrôle, ladite valeur antérieure étant ladite valeur de puissance contenue dans le message précédent.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’organe de mesure et l’organe de contrôle sont disposés dans un boîtier commun.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’organe de contrôle comprend un organe de communication configuré pour établir une liaison au moins monodirectionnelle vers la borne de recharge.
  4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la borne de recharge est configurée pour recevoir ledit message et adapter sa consommation d’énergie à la différence entre une puissance souscrite et la valeur de puissance contenue dans ledit message.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel une borne de recharge esclave est commandée par ledit organe de contrôle.
  6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit seuil est inférieur ou égal à 1% de la puissance souscrite.
  7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la fréquence de comparaison de la valeur absolue de ladite différence audit seuil est inférieure ou égale à 100 Hz.
  8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit message est émis à une fréquence au moins 10 fois inférieure à la fréquence de comparaison de la valeur absolue de ladite différence audit seuil.
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