WO2017148867A1 - Ensemble de rechargement d'une batterie et procede de recharge mettant en oeuvre un tel ensemble - Google Patents

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plug
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Thierry LABAYE
Vincent CLERC
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Softbank Robotics Europe
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a recharging assembly comprising an object and a plug for recharging a rechargeable battery of the object.
  • the invention can be applied to any field requiring the recharging of a battery, for example telephony or robotics.
  • the invention also relates to a method of recharging a rechargeable battery implementing such an assembly.
  • An object running on battery requires at some point a recharge of its battery. This object is then connected to an electrical source via a specific device for recharging its battery.
  • the object can also be a mobile vehicle, more precisely an automobile that is to say mobile by its own means.
  • a mobile vehicle can be supplied with electricity by one or more storage batteries, or more commonly one or more batteries. It is a set of electric accumulators connected together so as to create an electrical generator of voltage and desired capacity.
  • the first purpose of the battery is to provide the intensity and voltage required to move the vehicle.
  • the battery can also be used to power the electronic equipment on board the vehicle.
  • the vehicle In addition, during its recharge, the vehicle, having to remain positioned on its base, is then inactive while its battery is recharged. Similarly for an object, when it recharges, it must remain on its charging base, which prevents it from moving.
  • the invention aims at overcoming all or part of the problems mentioned above by proposing a recharging assembly comprising an object having a battery, the object being able to be a stationary object or a mobile vehicle, and a plug intended to recharge the battery of the battery. object, the plug being connectable to an electrical source, and a method implementing such an assembly, allowing any object to recharge with a facilitated connection between the plug and the object.
  • the recharging assembly according to the invention is also configured to allow a moving vehicle to move, even during recharging of its battery.
  • the subject of the invention is a recharging assembly comprising an object comprising a battery, a plug intended to recharge the battery, the plug being connectable to an electrical source, the object comprising a base capable of receiving the plug , comprising a first electrical connector, a first magnetic connector adapted to position the plug relative to the base, the plug comprising a contact surface of complementary shape to a surface of the base, a second electrical connector arranged to enter in contact with the first electrical connector to allow electrical contact between the first and second electrical connectors when the contact surface is positioned on the surface of the base, a second magnetic connector, positioned near the contact surface, attracting the first magnetic connector, so as to allow the alignment of the first and second connectors rs and maintaining the electrical contact during recharging of the battery, and one among the first and the second electrical connector is a surface connector and the other of the first and second electrical connectors is a point connector arranged to land against the surface connector, for several different orientations of the contact surface on the base.
  • the surface connector has a circular shape.
  • the recharging assembly further comprises a presence detector capable of detecting a contact between the contact surface and the surface of the base.
  • the point connector forming a first point of contact with the contact surface
  • the assembly is configured so that one of the first and the second electrical connectors has a degree of freedom in translation relative to at the contact surface along a first axis substantially perpendicular to the contact surface passing through the first point of contact.
  • the assembly is configured to generate a force along the first axis substantially perpendicular to the contact surface passing through the first point of contact to maintain electrical contact during recharging of the battery.
  • the plug is connectable to the electrical source by an electric cable
  • the plug comprises a body on which are fixed the second electrical connector and the second magnetic connector, a part movable in rotation relative to the body, the cable being attached to the movable portion and electrically connected to the connectors by flexible son allowing rotation of the movable portion.
  • the base comprises a cavity having the complementary shape of a spherical cap having a first pole and a first radius
  • the plug has the shape of a spherical cap having a second pole and of substantially equal radius at the first ray
  • the surface connector is centered on a circle of center the first pole.
  • the plug comprises a third electrical connector positioned on the second pole of the plug
  • the base comprises a fourth electrical connector positioned on the first pole of the base, so as to come into contact with the third electrical connector to allow a electrical contact between the third and fourth electrical connectors when the contact surface is positioned on the base.
  • the electrical source is a DC voltage source with a positive pole and a negative pole
  • the third electrical connector is connected to the negative pole of the electrical source
  • the second electrical connector is connected to the positive pole of the electrical source.
  • the contact surface comprises a flexible zone having a degree of freedom in translation along a second axis substantially perpendicular to the first axis, intended to facilitate contact of the second electrical connector with the first electrical connector when the surface of the contact is positioned on the base.
  • the invention also relates to a charging method implementing such a reloading assembly comprising the following steps:
  • the recharging process further comprises a step of activating the refill comprising the following steps:
  • the recharging method further comprises a recharging termination step comprising the following steps performed in the following order:
  • the object can be any object that has a battery and can be recharged. It may be an object such as a telephone, a toy or it may be a mobile object such as a motor vehicle, that is to say, who moves by his own means , for example a robot.
  • FIG. 1 diagrammatically represents the card of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 2 represents an example of a surface of the base of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 3 schematically represents a front view of the contact surface of the plug of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 4 represents a front view of a surface of the base that can receive the plug of the recharging assembly shown in FIG. 3 according to the invention
  • FIG. 5 schematically represents a sectional view of an electrical connector of the plug of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 6 schematically represents a sectional view of the plug of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 7 schematically represents a sectional view of the plug of the recharging assembly according to the invention, the contact surface of the plug being in contact with the surface of the base of the object
  • FIG. 8 schematically represents a sectional view of the object of the recharging assembly according to the invention
  • FIG. 9 illustrates the steps of a charging method implementing a recharging assembly according to the invention
  • FIG. 10 represents a robot with a humanoid character configured to be recharged by means of a plug of a recharging assembly according to the invention.
  • the invention is described with the example of an object. However, the invention is applicable to any other object, whether immobile or mobile, that is to say, any mobile vehicle with a battery that can be recharged.
  • FIG. 1 schematically represents a plug 10 of a recharging assembly 100 according to the invention.
  • FIG. 2 represents an example of a surface of the object 20 of the refilling assembly 100 according to the invention.
  • the recharging assembly 100 includes an object 20 comprising a battery and the plug 10 for recharging the battery.
  • the plug 10 is connectable to an electrical source.
  • the object 20 comprises a base 21 adapted to receive the plug 10.
  • the base 21 comprises a first electrical connector 22 and a first magnetic connector 23 (not visible in Figure 2) adapted to position the plug 10 with respect to the base 21.
  • a connector whether electrical or magnetic, is to be understood as a contact element, that is to say a point or a surface, for creating a connection, respectively electrical or magnetic.
  • the plug 10 comprises a contact surface 11 of shape complementary to a surface of the base
  • the plug includes a second electrical connector 12 arranged to contact the first electrical connector 22 to allow electrical contact between the first and second electrical connectors 22, 12 when the contact surface 11 is positioned on the surface of the electrical connector 22.
  • the plug 10 comprises a second magnetic connector 13 (not visible in FIG. 1), positioned near the contact surface January 1, attracting the first magnetic connector 23, so as to allow the alignment of the first and second electrical connectors 22 , 12 and maintaining electrical contact while charging the battery.
  • one of the first and second electrical connectors 22, 12 is a surface connector 24 and the other of the first and second electrical connectors 22, 12 is a point connector 14 arranged to land against the surface connector 24, for several distinct orientations of the contact surface 1 1 on the base 21. Since the contact surface 11 is complementary in shape to the surface of the base 21 comprising the first electrical connector 22, the two surfaces are in contact with each other when the battery is recharged.
  • the two magnetic connectors 23, 13 are respectively positioned near the surface of the base 21 and the contact surface January 1. Attracting the first magnetic connector, by approaching the plug 1 1 of the base 21, the two magnetic connectors 23, 13 will exert a force of attraction towards each other.
  • the two magnetic connectors 23, 13 are positioned so that the two electrical connectors
  • the invention is described with a magnetic connector in the plug 10 and a magnetic connector in the base 21, but it also includes the configurations where the plug 10 comprises several magnetic connectors 13 and the base 21 comprises several connectors 23, advantageously the same number of magnetic connectors as the plug, but not necessarily.
  • the magnetic connectors 13, 23 make it possible to maintain optimum electrical contact of the electrical connectors 12, 22 between them. They also act as keys and provide self-alignment between the plug 10 and the base 21.
  • the surface connector 24 has a circular shape.
  • one of the electrical connectors 22, 12 being a surface connector 24 and the other being a point connector 14 arranged to come into contact with the surface connector 24, and with one or a plurality of distributed magnetic connectors ( s) respectively in the plug 10 and the base 21, it is possible to establish the electrical contact between the plug 10 and the base 21 whatever the orientation of the contact surface 1 1 of the plug 10 relative to the base 21, and this for several distinct orientations of the contact surface 1 1 with respect to the surface of the base 21.
  • the point connector 14 can come into contact with the surface connector 24 whatever the orientation of the contact surface 1 1 of the plug 10 on the base 21.
  • the contact surface 11 can assume any position around a rotation of 360 ° with respect to the surface of the base 21. If we consider an axis passing through the center of the ring and substantially perpendicular to a plane comprising a perimeter of the ring, the plug 10 and therefore its contact surface January 1 can take an initial position but also rotate around said axis relative to the surface of the base 21, any angle ranging from 0 to 360 °, and whatever the angle, the point connector 14 is in contact against the surface connector 24. This also applies to where the surface connector 24 is of polygonal shape, for example rectangular. The same point connector 14 may form an electrical contact with said surface connector 24 for several distinct orientations of the contact surface 11 relative to the base 21.
  • This configuration is both advantageous in the approach phase of the plug 10 to the object 20 in the placement of the plug 10 on the base 21 since it is not necessary to observe a particular alignment of the surface contact 1 1 of the plug 10 relative to the surface of the base 21 to make contact between the two electrical connectors 12, 22, but also when charging the battery since once the contact made between the two electrical connectors 12, 22, the plug can retain a little mobility in rotation without interrupting the electrical contact between the two electrical connectors 12, 22. Indeed, once the electrical contact is established, it is possible that an external action move the plug 10, sliding it slightly on the surface of the base 21. Thanks to the contact between the surface connector 24 and the point connector 14 and the permissible degree of rotation, the electrical contact can remain.
  • the surface connector 24 may be circular in shape. In Figure 2, it is a ring.
  • the invention also applies to a surface connector 24 forming a circle, that is to say a ring of very small thickness.
  • the invention also applies to a surface connector 24 being a portion of a circle or a portion of a ring.
  • the angle mentioned above is no longer between 0 and 360 °. For example if the circle portion or the ring portion is a semicircle or a half-ring, the angle is then between 0 and 180 °. If the circle portion or the ring portion is a quarter circle or a quarter ring, the angle is then between 0 and 90 °.
  • the invention makes it possible to remove the link between the mechanical contact and the electrical contact.
  • the positioning tolerances between the electrical contacts and the mechanical structure which allows the positioning of the plug 10 relative to the base 21 are completely freed.
  • the invention makes it possible to establish electrical contact between the electrical connectors for several different orientations of the plug with respect to the base.
  • a single point connector 14 can therefore make electrical contact with the surface connector 24 for a multitude of positions of the plug 10 on the base 21.
  • one of the electrical connectors 22, 12 is advantageously a surface connector 24 and the other is a point connector 14.
  • the first electrical connector 22 is the surface connector 24 and the second connector electrical 12 is the point connector 14.
  • the invention includes also the configuration where the surface connector 24 is on the contact surface 1 1 of the plug 10 and the pin connector 14 is on the base 21.
  • the invention also includes the configuration in which there are several point connectors 14.
  • the use of several point connectors 14 reduces the risk of short circuit between the contact surface January 1 and the base 21.
  • the base 21 comprises a cavity having the shape complementary to a spherical cap having a first pole 30 and a first radius 31.
  • the plug 10 has the shape of a spherical cap having a second pole and a radius substantially equal to the first radius 31, and the surface connector 24 is centered on a circle of center the first pole 30.
  • the surface connector 24 forms part of the surface making contact, either on the contact surface 1 1 or on the surface of the base 21, and the point connector 14, disposed on the surface of the surface, is either base 21, or on the contact surface 1 1, can form the electrical contact with the surface connector 24, regardless of where the contact is made on the surface connector 24.
  • This configuration therefore allows the plug to be positioned perfectly on the base to ensure the alignment of connectors and maintaining electrical contact necessary for the passage of the charging current of the battery.
  • the sphere portion shapes for the plug and the base allow them to stick together, the base 21 completely matching the shape of the plug 10.
  • the plug in the form of a spherical cap and the base of complementary shape to the spherical cap is a particularly advantageous configuration as explained previously and in the following.
  • the invention applies similarly to two flat surfaces (contact surface 1 1 and surface of the base 21) which are pressed against each other or a cubic plug with a complementary shaped base to receive the cube of the plug, or an octagonal section plug with a complementary shaped base or more generally a plug having an oval or polygonal section with a complementary shaped base and for each configuration, the point connector is pressed against the surface connector.
  • the contact between the point connector and the surface connector is on the surface of the element (base or contact surface) comprising the surface connector.
  • the point connector is therefore in contact with the surface of the element (base or contact surface of the plug according to the chosen configuration) comprising the surface connector (it is the base in FIG. 2) and this physical contact the point connector with the surface of the element also corresponds to the contact between the point connector and the surface connector.
  • the recharging assembly 100 may also advantageously comprise a presence detector 33 capable of detecting a contact between the contact surface 11 and the surface of the base 21.
  • the presence detector 33 makes it possible to detect the presence of the contact surface 1 1 against the surface of the base 21. When this contact is made, the battery charge can then begin.
  • the presence detector 33 is on the contact surface 11.
  • the invention also includes the configuration in which the presence detector is on the surface of the base 21 when the surface connector 24 is on the contact surface 1 1 of the plug 10.
  • FIG. 1 is represented with three presence detectors 33.
  • the invention applies in the same way to a single presence detector, two, three, or more than three.
  • the number of presence detectors 33 is equal to the number of point connectors 14 and the presence detectors 33 and the point connectors 14 are arranged alternately on a circumference of the surface, that is to say on a portion of sphere of contact.
  • FIG. 3 schematically shows a front view of the contact surface January 1 of the plug 10 of the reloading assembly 100 according to the invention.
  • the plug 10 is connectable to the electrical source by an electric cable 15.
  • the plug 10 comprises a body 16 on which are fixed the second electrical connector 12 and the second magnetic connector 13.
  • the plug 10 further comprises a portion 17 movable in rotation relative to the body 1 6, the cable 15 being fixed to the movable portion 17 and electrically connected to the connectors 12 by flexible son allowing the rotation of the movable portion 17.
  • This feature has an advantage in terms of security for the object ( stationary or mobile) and for the surrounding people when charging the battery.
  • the movable portion 17 may have a rotational movement relative to the body 1 6 without disconnecting from the base 21, or even require the displacement of any part of the base or the plug.
  • the electrical cable 15 can have a continuous rotational movement of 360 ° around the base 21, even during recharging. If the contact imposes greater forces, the plug 10 can then disengage from the base 21.
  • the rotational mobility of the movable portion 17 may be around the plug but also around the axis of the cable.
  • FIG. 4 represents a front view of a surface of the base 21 that can receive the plug 10 of the recharging assembly 100 presented in FIG. 3 according to the invention.
  • the plug 10 may comprise a third electrical connector 35 positioned on the second pole of the plug 10.
  • the base 21 may then comprise a fourth electrical connector 45 positioned on the first pole of the base 21 of in order to make contact with the third electrical connector 35 to allow electrical contact between the third and fourth electrical connectors 35, 45 when the contact surface 11 is positioned on the base 21.
  • the fourth electrical connector 45 forms a central stud, located in the center of the surface connector 24.
  • the surface connector 24 and the fourth electrical connector 45 are advantageously concentric.
  • Figure 5 schematically shows a sectional view of an electrical connector of the plug 10 of the reloading assembly 100 according to the invention. It is a point connector 50.
  • the point connector 50 forms a first point of contact 51 with the contact surface 11.
  • the assembly 100 is configured so that one of the first and the second electrical connectors has a degree of freedom in translation relative to the contact surface 1 1 along a first axis 52 substantially perpendicular to the contact surface 1 1 passing through the first point of contact 51. This applies to each of the point connectors. This degree of freedom allows a slight radial and independent movement of each point connector.
  • the presence detectors they are mounted rigid and directly under the forces supported by the cable.
  • the movements of the cable are reflected on one or more presence detectors which, distributed over the surface of the sphere portion, are raised and interrupt the physical contact between the plug and the base.
  • the mounting flexibility of the electrical connectors associated with the holding force of the magnetic connectors introduces a delay in the breaking of the load contact, unlike the presence detectors which react immediately. This sequencing allows the presence detectors to inform the charger of an imminent tearing of the plug and this, in advance of phase with the breaking of the electrical contact. The delivered power can then be cut so as to avoid arcing between the electrical connectors.
  • the contact surface 1 1 comprises a flexible zone 32 having a degree of freedom in translation along a second axis substantially perpendicular to the first axis 51, intended to facilitate the contact of the second electrical connector 12 with the first electrical connector 22 when the surface contact 1 1 is positioned on the base 21.
  • the flexible zone 32 leaves a certain freedom to the electrical connectors of the plug 1 1 to ensure adequate contact between the plug 1 1 and the base 21.
  • the flexibility of the flexible zone 32 thus allows the second electrical connector 12 to be advantageously oriented along an axis perpendicular to the surface of the base 21.
  • the alternating distribution of electrical connectors and presence detectors, associated with the magnetic connectors, offers the advantage of not requiring a fine alignment system and operates regardless of the position of the point connectors on the surface connector.
  • the electrical source is a DC voltage source with a positive pole and a negative pole.
  • the third electrical connector 35 is connected to the negative pole of the electrical source and the second electrical connector 12 is connected to the positive pole of the electrical source. Thanks to the flexible zone 32 and the central positioning of the third electrical connector 35, if an unwanted case of tearing of the plug 10 occurs, the third connector 35 is detached from the base last, which makes it possible to avoid the formation of an electric arc.
  • the third electrical connector 35 may for example be mounted on a spring or on an elastomer piece or any other piece having a certain elasticity. On the same principle, approaching of the plug 10 on the base 21, the third electrical connector 35 is the electrical connector that connects first.
  • the recharging assembly can be configured to generate a force along the first axis 52 substantially perpendicular to the contact surface 1 1 passing through the first point of contact 51 to maintain electrical contact during recharging of the battery.
  • Figure 6 schematically shows a sectional view of the plug 10 of the reloading assembly 100 according to the invention. This sectional view makes it possible to represent a possible configuration of a presence detector 33 at the contact surface 1 1 of the plug 10.
  • the magnetic connectors 13 are alternately arranged with the electrical connectors 12 so as to promote a good alignment of the electrical connectors 12 with the electrical connector 22 of the base 21.
  • FIG. 7 schematically represents a sectional view of the plug 10 of the recharging assembly 100 according to the invention, the contact surface 1 1 of the plug 10 being in contact with the surface of the base 21 of the object 20.
  • the magnetic connectors 13, 23 eliminate any mechanical guidance and operate without preferred axis during the approach of the plug 10 on the base 21. No particular guidance is necessary since no part fits into another. A relatively low precision of movement is sufficient for the plug 10 to position correctly on the base 21.
  • the spherical arrangement of the electrical connectors eliminates the need for orientation in the plane of the contacts and does not impose specific orientation of the electrical connectors when handling the plug 10 to position it on the base 21.
  • Figure 8 shows schematically a sectional view of the object 20 of the reloading assembly 100 according to the invention.
  • This sectional view makes it possible to represent a possible configuration of the fourth electrical connector 45, positioned at the center of the surface of the base 21.
  • the electrical connector of the base 21 is, in this configuration, a surface connector 24.
  • the magnetic connectors 23 are alternately arranged with the electrical connectors 45, 24 so as to promote good alignment of the electrical connectors 12 with the electrical connectors of the base 21.
  • FIG. 9 illustrates the steps of a charging method implementing a recharging assembly 100 according to the invention.
  • the method comprises a step 1001 of positioning the contact surface 1 1 of the plug 10 on the base 21 and a step 1002 of alignment of the first and second electrical connectors 22, 12.
  • the method may also include an activation step 1003 of the refill comprising the following steps:
  • the method also includes a recharge termination step 1004 comprising the following steps performed in the following order:
  • FIG. 10 shows a humanoid robot configured to recharge with a plug 10 of a reloading assembly 100 according to the invention.
  • the robot 200 in FIG. 10 is taken as an example of a humanoid robot configured to recharge by means of a plug 10 of a recharging assembly 100 according to the invention.
  • the lower part of the robot 200 in FIG. 10 is not functional for walking, but can move in any direction on its base 140 which rolls on the surface on which the robot 200 is located.
  • the robot 200 has a height 110 which may be about 120 cm, a depth 120 of about 65 cm and a width 130 of about 40 cm.
  • the robot has a tablet 150 with which it can communicate messages (audio, video, web pages) to its environment, or receive user input through a touch interface of the tablet.
  • the robot also uses the processor of its own motherboard which can be for example an ATOM TM Z530 Intel TM card.
  • the robot also has a processor dedicated to the data flow between the motherboard and the cards supporting the magnetic rotary sensors or abbreviated MRE for the Magnetic Rotary Encoders and sensors that control the motors of the joints in a member and the balls that the robot uses as wheels, in one embodiment of the invention.
  • the motors can be of different types, depending on the amplitude of the maximum torque required for a defined articulation.
  • e-minebea TM coreless brushless DC motors eg SE24P2CTCA
  • brushless DC motors from Maxon TM EC45_70W for example
  • Magnetic rotary sensors preferentially use the Hall effect, with 12 or 14 bits of precision.
  • the robot illustrated in Figure 10 may also include different types of sensors. Some sensors are used to control the position and movements of the robot. This is the case, for example, of an inertial unit located in the torso of the robot and comprising a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer.
  • the robot may also include two RGB color 2D cameras on the front of the robot (up and down) of the system-on-chip (or SOC) type, such as those of Shenzen V-Vision Technology Ltd TM (OV5640), with a resolution of 5 megapixels at 5 frames per second and a field of view (also called FOV for the Anglo-Saxon term Field Of View) of about 57 ° horizontal and 44 ° vertical.
  • SOC system-on-chip
  • a 3D sensor can also be included behind the eyes of the robot, like the ASUS XTION TM SOC sensor with a resolution of 0.3 megapixels at 20 frames per second, with about the same field of view as 2D cameras.
  • the robot can also be equipped with laser line generators, for example three at the head and three in the base, so as to be able to detect its relative position with respect to objects and / or human beings in its environment.
  • the robot may also include microphones to be able to detect sounds in its environment. In one embodiment, four microphones with a sensitivity of 300mV / Pa +/- 3dB at 1kHz and a frequency range of 300Hz to 12kHz (-10dB relative to 1kHz) can be implanted in the robot's head.
  • the robot may also include two sonar sensors, possibly positioned in front of and behind its base, to measure the distance that separates it from objects and / or human beings in its environment.
  • the robot may also include tactile sensors on its head and hands to allow interactions with humans. He may also include bumpers on his base to protect himself from obstacles he encounters on his course.
  • the robot can also include:
  • the robot can communicate with a base station or other robots via an RJ45 or WiFi 802.1 1 Ethernet connection.
  • the robot can be powered by a Lithium Iron Phosphate battery with an energy of about 400 Wh or a Lithium Polymer Trimix battery (Lithium Cobalt Manganese) about 860Wh.
  • the robot can access a charging device adapted to the type of battery it contains.
  • the position and movements of the robot are controlled by its motors, using algorithms that are activated by defined strings in each member and effectors defined at the termination of each member, taking into account the measurements of the sensors.
  • the robot 200 comprises a base 21 adapted to receive Sheet 10. This is an example of an object to which reloading set 100 may apply.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un ensemble de rechargement comprenant un objet comprenant une batterie et une fiche (10) destinée à recharger la batterie, la fiche (10) étant connectable à une source électrique. Selon l'invention, l'objet comprend une embase apte à réceptionner la fiche (10), comprenant un premier connecteur électrique, un premier connecteur magnétique apte à positionner la fiche (10) par rapport à l'embase. La fiche (10) comprend une surface de contact de forme complémentaire à une surface de l'embase, un deuxième connecteur électrique (12) disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques (12) quand la surface de contact est positionnée sur la surface de l'embase, un deuxième connecteur magnétique, positionné à proximité de la surface de contact, attirant le premier connecteur magnétique, de façon à permettre l'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie. Un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (12) est un connecteur surfacique et l'autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel (14) disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique, pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact sur l'embase.

Description

ENSEMBLE DE RECHARGEMENT D'UNE BATTERIE ET PROCEDE DE RECHARGE METTANT EN OEUVRE UN TEL ENSEMBLE
L'invention concerne un ensemble de rechargement comprenant un objet et une fiche de rechargement d'une batterie rechargeable de l'objet. L'invention peut s'appliquer à tout domaine nécessitant la recharge d'une batterie, par exemple la téléphonie ou la robotique. L'invention concerne également un procédé de recharge d'une batterie rechargeable mettant en œuvre un tel ensemble.
Un objet fonctionnant sur batterie nécessite à un moment donné une recharge de sa batterie. Cet objet est alors connecté à une source électrique par l'intermédiaire d'un dispositif spécifique permettant la recharge de sa batterie.
Néanmoins, il arrive qu'il y ait des difficultés à connecter l'objet au dispositif de rechargement, soit à cause d'un mauvais positionnement du dispositif par rapport à l'objet, soit à cause de mauvais contacts entre les connecteurs de l'objet et du dispositif. Par ailleurs, il arrive, lorsque l'objet est connecté à son dispositif de rechargement, que des arcs électriques se créent entre les connecteurs électriques de l'objet et du dispositif de rechargement, pouvant détériorer l'objet et/ou le dispositif.
L'objet peut aussi être un véhicule mobile, plus précisément automobile c'est-à-dire mobile par ses propres moyens. Un véhicule mobile peut être alimenté en électricité par une ou des batteries d'accumulateurs, ou plus communément une ou des batteries. Il s'agit d'un ensemble d'accumulateurs électriques reliés entre eux de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée. Le premier but de la batterie est de fournir l'intensité et la tension nécessaire au déplacement du véhicule. La batterie peut aussi être utilisée pour alimenter l'appareillage électronique embarqué sur le véhicule.
Il est alors nécessaire, à un moment donné, de recharger la batterie de l'objet ou du véhicule. Généralement, un véhicule fonctionnant sur batterie est apte à se mouvoir tant que la batterie est chargée et devient immobile en fin de charge de celle-ci. Il faut alors une intervention extérieure pour, par exemple, aller poser le véhicule sur une base de rechargement de la batterie. Les mêmes problèmes que cités ci-dessus peuvent se produire : difficultés de connexion entre le véhicule et sa base et/ou création d'arcs électriques non souhaités.
De plus, lors de sa recharge, le véhicule, devant rester positionné sur sa base, est alors inactif le temps que sa batterie soit rechargée. De même pour un objet, lorsque celui-ci se recharge, il doit rester sur son socle de rechargement, ce qui empêche de le déplacer.
L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un ensemble de rechargement comprenant un objet ayant une batterie, l'objet pouvant être un objet immobile ou un véhicule mobile, et une fiche destinée à recharger la batterie de l'objet, la fiche étant connectable à une source électrique, ainsi qu'un procédé mettant en œuvre un tel ensemble, permettant à tout objet de se recharger avec une connexion facilitée entre la fiche et l'objet. L'ensemble de rechargement selon l'invention est aussi configuré de manière à permettre à un véhicule mobile de se déplacer, même pendant la recharge de sa batterie.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de rechargement comprenant comprenant un objet comprenant une batterie, une fiche destinée à recharger la batterie, la fiche étant connectable à une source électrique, l'objet comprenant une embase apte à réceptionner la fiche, comprenant un premier connecteur électrique, un premier connecteur magnétique apte à positionner la fiche par rapport à l'embase, la fiche comprenant une surface de contact de forme complémentaire à une surface de l'embase, un deuxième connecteur électrique disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques quand la surface de contact est positionnée sur la surface de l'embase, un deuxième connecteur magnétique, positionné à proximité de la surface de contact, attirant le premier connecteur magnétique, de façon à permettre l'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie, et un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur surfacique et l'autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique, pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact sur l'embase.
Avantageusement, le connecteur surfacique a une forme circulaire.
Avantageusement, l'ensemble de rechargement comprend en outre un détecteur de présence apte à détecter un contact entre la surface de contact et la surface de l'embase.
Selon un mode de réalisation, le connecteur ponctuel formant un premier point de contact avec la surface de contact, l'ensemble est configuré de façon à ce qu'un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact selon un premier axe sensiblement perpendiculaire à la surface de contact passant par le premier point de contact. Avantageusement, l'ensemble est configuré de façon à générer un effort selon le premier axe sensiblement perpendiculaire à la surface de contact passant par le premier point de contact pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie. Selon un autre mode de réalisation, la fiche est connectable à la source électrique par un câble électrique, la fiche comprend un corps sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique et le deuxième connecteur magnétique, une partie mobile en rotation par rapport au corps, le câble étant fixé à la partie mobile et relié électriquement aux connecteurs par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile.
Selon un autre mode de réalisation, l'embase comprend une cavité ayant la forme complémentaire d'une calotte sphérique ayant un premier pôle et un premier rayon, la fiche a la forme d'une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon, et le connecteur surfacique est centré sur un cercle de centre le premier pôle. Avantageusement, la fiche comprend un troisième connecteur électrique positionné sur le deuxième pôle de la fiche, l'embase comprend un quatrième connecteur électrique positionné sur le premier pôle de l'embase, de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques quand la surface de contact est positionnée sur l'embase.
Avantageusement, la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif, le troisième connecteur électrique est raccordé au pôle négatif de la source électrique et le deuxième connecteur électrique est raccordé au pôle positif de la source électrique.
Selon un autre mode de réalisation, la surface de contact comprend une zone souple ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe, destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique avec le premier connecteur électrique quand la surface de contact est positionnée sur l'embase.
L'invention a aussi pour objet un procédé de recharge mettant en œuvre un tel ensemble de rechargement comportant les étapes suivantes :
• Positionnement de la surface de contact sur la surface de l'embase,
· Alignement des premier et deuxième connecteurs électriques.
Avantageusement, le procédé de recharge comporte en outre une étape d'activation de la recharge comportant les étapes suivantes :
• Vérification de la présence de la fiche sur l'objet par le détecteur de présence,
• Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension,
• Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance. Avantageusement, le procédé de recharge comporte en outre une étape de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l'ordre suivant:
• Désolidarisation du deuxième connecteur électrique et du premier connecteur électrique,
• Désolidarisation du quatrième connecteur électrique et du troisième connecteur électrique.
L'objet peut être tout objet disposant d'une batterie et pouvant être rechargé. Il peut s'agir d'un objet tel qu'un téléphone, un jouet ou bien il peut s'agir d'un objet mobile tel qu'un véhicule automobile, c'est-à-dire qui se déplace par ses propres moyens, par exemple un robot.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :
- la figure 1 représente schématiquement la fiche de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 2 représente un exemple d'une surface de l'embase de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 3 représente schématiquement une vue de face de la surface de contact de la fiche de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 4 représente une vue de face d'une surface de l'embase pouvant réceptionner la fiche de l'ensemble de rechargement présenté à la figure 3 selon l'invention,
- la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe d'un connecteur électrique de la fiche de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 6 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 7 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche de l'ensemble de rechargement selon l'invention, la surface de contact de la fiche étant en contact avec la surface de l'embase de l'objet, - la figure 8 représente schématiquement une vue en coupe de l'objet de l'ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 9 illustre les étapes d'un procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement selon l'invention,
- la figure 10 représente un robot à caractère humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche d'un ensemble de rechargement selon l'invention.
Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
Dans la description, l'invention est décrite avec l'exemple d'un objet. Cependant, l'invention est applicable à tout autre objet, qu'il soit immobile ou mobile, c'est-à-dire à tout véhicule mobile disposant d'une batterie pouvant être rechargée.
La figure 1 représente schématiquement une fiche 10 d'un ensemble de rechargement 100 selon l'invention.
La figure 2 représente un exemple d'une surface de l'objet 20 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention.
L'ensemble de rechargement 100 comprend un objet 20 comprenant une batterie et la fiche 10 destinée à recharger la batterie. La fiche 10 est connectable à une source électrique.
Comme on peut voir sur la figure 2, l'objet 20 comprend une embase 21 apte à réceptionner la fiche 10. L'embase 21 comprend un premier connecteur électrique 22 et un premier connecteur magnétique 23 (non visible sur la figure 2) apte à positionner la fiche 10 par rapport à l'embase 21 . Dans cette demande, un connecteur, qu'il soit électrique ou magnétique, est à comprendre comme un élément de contact, c'est-à-dire un point ou une surface, permettant de créer une connexion, respectivement électrique ou magnétique. Comme on peut voir sur la figure 1 , la fiche 10 comprend une surface de contact 1 1 de forme complémentaire à une surface de l'embase
21 . La fiche comprend un deuxième connecteur électrique 12 disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique 22 pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12 quand la surface de contact 1 1 est positionnée sur la surface de l'embase 21 . La fiche 10 comprend un deuxième connecteur magnétique 13 (non visible sur la figure 1 ), positionné à proximité de la surface de contact 1 1 , attirant le premier connecteur magnétique 23, de façon à permettre l'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12 et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie.
Selon l'invention, un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques 22, 12 est un connecteur surfacique 24 et l'autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques 22, 12 est un connecteur ponctuel 14 disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique 24, pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 1 1 sur l'embase 21 . La surface de contact 1 1 étant de forme complémentaire à la surface de l'embase 21 comprenant le premier connecteur électrique 22, les deux surfaces sont en contact l'une contre l'autre lors de la recharge de la batterie. Les deux connecteurs magnétiques 23, 13 sont respectivement positionnés à proximité de la surface de l'embase 21 et de la surface de contact 1 1 . Attirant le premier connecteur magnétique, en approchant la fiche 1 1 de l'embase 21 , les deux connecteurs magnétiques 23, 13 vont exercer une force d'attraction l'un vers l'autre. Les deux connecteurs magnétiques 23, 13 sont positionnés de façon à ce que les deux connecteurs électriques
22, 12 soient en contact l'un contre l'autre lorsque les deux connecteurs magnétiques 23, 13 exercent une force d'attraction l'un envers l'autre.
L'invention est décrite avec un connecteur magnétique dans la fiche 10 et un connecteur magnétique dans l'embase 21 , mais elle inclut aussi les configurations où la fiche 10 comprend plusieurs connecteurs magnétiques 13 et l'embase 21 comprend plusieurs connecteurs magnétiques 23, avantageusement le même nombre de connecteurs magnétiques que la fiche, mais pas nécessairement.
Les connecteurs magnétiques 13, 23 permettent de maintenir un contact électrique optimal des connecteurs électriques 12, 22 entre eux. Ils font aussi office de détrompeurs et assurent l'auto-alignement entre la fiche 10 et l'embase 21 .
Selon un mode de réalisation avantageux, le connecteur surfacique 24 a une forme circulaire.
Par ailleurs, l'un des connecteurs électriques 22, 12 étant un connecteur surfacique 24 et l'autre étant un connecteur ponctuel 14 disposé de façon à venir en contact contre le connecteur surfacique 24, et avec un ou une pluralité de connecteurs magnétiques réparti(s) respectivement dans la fiche 10 et l'embase 21 , il est possible d'établir le contact électrique entre la fiche 10 et l'embase 21 quelque soit l'orientation de la surface de contact 1 1 de la fiche 10 par rapport à l'embase 21 , et ce pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 1 1 par rapport à la surface de l'embase 21 . Par exemple, avec un connecteur surfacique 24 en forme d'anneau, comme représenté sur la figure 2, le connecteur ponctuel 14 peut entrer en contact avec le connecteur surfacique 24 quelque soit l'orientation de la surface de contact 1 1 de la fiche 10 sur l'embase 21 . Autrement dit, la surface de contact 1 1 peut prendre une position quelconque autour d'une rotation de 360° par rapport à la surface de l'embase 21 . Si on considère un axe passant par le centre de l'anneau et sensiblement perpendiculaire à un plan comprenant un périmètre de l'anneau, la fiche 10 et donc sa surface de contact 1 1 peut prendre une position initiale mais aussi effectuer une rotation autour dudit axe par rapport à la surface de l'embase 21 , d'un angle quelconque allant de 0 à 360°, et quelque soit l'angle, le connecteur ponctuel 14 est en contact contre le connecteur surfacique 24. Ceci s'applique aussi au cas où le connecteur surfacique 24 est de forme polygonale, par exemple rectangulaire. Le même connecteur ponctuel 14 peut former un contact électrique avec ledit connecteur surfacique 24 pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact 1 1 par rapport à l'embase 21 . Cette configuration est à la fois avantageuse en phase d'approche de la fiche 10 vers l'objet 20 dans le placement de la fiche 10 sur l'embase 21 puisqu'il n'est pas nécessaire d'observer un alignement particulier de la surface de contact 1 1 de la fiche 10 par rapport à la surface de l'embase 21 pour faire un contact entre les deux connecteurs électriques 12, 22, mais aussi lors de la recharge de la batterie puisqu'une fois le contact effectué entre les deux connecteurs électriques 12, 22, la fiche peut conserver un peu de mobilité en rotation sans pour autant interrompre le contact électrique entre les deux connecteurs électriques 12, 22. En effet, une fois le contact électrique établi, il est possible qu'une action extérieure vienne faire bouger la fiche 10, la faisant légèrement glisser sur la surface de l'embase 21 . Grâce au contact entre le connecteur surfacique 24 et le connecteur ponctuel 14 et le degré de rotation admissible, le contact électrique peut demeurer.
Le connecteur surfacique 24 peut être de forme circulaire. Sur la figure 2, il s'agit d'un anneau. L'invention s'applique également à un connecteur surfacique 24 formant un cercle, c'est-à-dire un anneau d'épaisseur très faible. L'invention s'applique également à un connecteur surfacique 24 étant une portion de cercle ou une portion d'anneau. Dans ce cas, l'angle cité précédemment n'est plus compris entre 0 et 360°. Par exemple si la portion de cercle ou la portion d'anneau est un demi-cercle ou un demi-anneau, l'angle est alors compris entre 0 et 180°. Si la portion de cercle ou la portion d'anneau est un quart de cercle ou un quart d'anneau, l'angle est alors compris entre 0 et 90°.
L'invention permet d'enlever le lien entre le contact mécanique et le contact électrique. Ainsi, on se libère complètement des tolérances de positionnement entre les contacts électriques et la structure mécanique qui permet le positionnement de la fiche 10 par rapport à l'embase 21 . En d'autres termes, l'invention permet d'établir un contact électrique entre les connecteurs électriques pour plusieurs orientations distinctes de la fiche par rapport à l'embase. Un seul connecteur ponctuel 14 peut donc réaliser un contact électrique avec le connecteur surfacique 24 pour une multitude de positionnements de la fiche 10 sur l'embase 21 . Comme expliqué précédemment, l'un des connecteurs électriques 22, 12 est avantageusement un connecteur surfacique 24 et l'autre est un connecteur ponctuel 14. Sur les figures 1 et 2, le premier connecteur électrique 22 est le connecteur surfacique 24 et le deuxième connecteur électrique 12 est le connecteur ponctuel 14. Il s'agit de la configuration où le connecteur surfacique 24 est sur l'embase 21 et le connecteur ponctuel 14 est sur la surface de contact 1 1 de la fiche 10. Néanmoins, l'invention inclut également la configuration où le connecteur surfacique 24 est sur la surface de contact 1 1 de la fiche 10 et le connecteur ponctuel 14 est sur l'embase 21 .
L'invention inclut également la configuration dans laquelle il y a plusieurs connecteurs ponctuels 14. L'utilisation de plusieurs connecteurs ponctuels 14 permet de réduire les risques de court-circuit entre la surface de contact 1 1 et l'embase 21 .
Dans un mode de réalisation préféré, et comme représenté sur les figures 1 et 2, l'embase 21 comprend une cavité ayant la forme complémentaire d'une calotte sphérique ayant un premier pôle 30 et un premier rayon 31 . La fiche 10 a la forme d'une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon 31 , et le connecteur surfacique 24 est centré sur un cercle de centre le premier pôle 30.
Cette configuration est particulièrement avantageuse pour former le contact électrique. Ainsi le connecteur surfacique 24 forme une partie de la surface faisant le contact, soit sur la surface de contact 1 1 soit sur la surface de l'embase 21 , et le connecteur ponctuel 14, disposé en surface de la surface, soit de l'embase 21 , soit sur la surface de contact 1 1 , peut former le contact électrique avec le connecteur surfacique 24, quelque soit l'endroit où le contact se fait sur le connecteur surfacique 24.
Cette configuration permet donc à la fiche de se positionner parfaitement sur l'embase afin d'assurer l'alignement des connecteurs électriques et le maintien d'un contact électrique nécessaire au passage du courant de charge de la batterie. Les formes en portion de sphère pour la fiche et l'embase leur permettent de se coller l'une contre l'autre, l'embase 21 épousant complètement la forme de la fiche 10.
On peut noter que la fiche en forme de calotte sphérique et l'embase de forme complémentaire à la calotte sphérique est une configuration particulièrement avantageuse comme expliqué précédemment et dans la suite. Néanmoins, l'invention s'applique similairement à deux surfaces planes (surface de contact 1 1 et surface de l'embase 21 ) qui se plaquent l'une contre l'autre ou à une fiche cubique avec une embase de forme complémentaire pour recevoir le cube de la fiche, ou bien à une fiche de section octogonale avec une embase de forme complémentaire ou plus généralement une fiche ayant une section ovale ou polygonale avec une embase de forme complémentaire et pour chacune des configurations, le connecteur ponctuel est plaqué contre le connecteur surfacique. En d'autres termes, le contact entre le connecteur ponctuel et le connecteur surfacique se fait à la surface de l'élément (embase ou surface de contact) comprenant le connecteur surfacique. Le connecteur ponctuel est donc en contact avec la surface de l'élément (embase ou surface de contact de la fiche selon la configuration choisie) comprenant le connecteur surfacique (il s'agit de l'embase sur la figure 2) et ce contact physique du connecteur ponctuel avec la surface de l'élément correspond aussi au contact entre le connecteur ponctuel et le connecteur surfacique.
L'ensemble de rechargement 100 peut aussi avantageusement comprendre un détecteur de présence 33 apte à détecter un contact entre la surface de contact 1 1 et la surface de l'embase 21 . Le détecteur de présence 33 permet de détecter la présence de la surface de contact 1 1 contre la surface de l'embase 21 . Lorsque ce contact est réalisé, la charge de la batterie peut alors commencer.
Sur la figure 1 , le détecteur de présence 33 est sur la surface de contact 1 1 . Tout comme pour le connecteur ponctuel, l'invention inclut aussi la configuration dans laquelle le détecteur de présence est sur la surface de l'embase 21 quand le connecteur surfacique 24 est sur la surface de contact 1 1 de la fiche 10.
La figure 1 est représentée avec trois détecteurs de présence 33. L'invention s'applique de la même manière à un seul détecteur de présence, deux, trois, ou plus que trois.
Avantageusement, le nombre de détecteurs de présence 33 est égal au nombre de connecteurs ponctuels 14 et les détecteurs de présence 33 et les connecteurs ponctuels 14 sont disposés en alternance sur une circonférence de la surface, c'est-à-dire sur une portion de sphère de contact.
La figure 3 représente schématiquement une vue de face de la surface de contact 1 1 de la fiche 10 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention. La fiche 10 est connectable à la source électrique par un câble électrique 15. La fiche 10 comprend un corps 16 sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique 12 et le deuxième connecteur magnétique 13. La fiche 10 comprend en outre une partie 17 mobile en rotation par rapport au corps 1 6, le câble 15 étant fixé à la partie mobile 17 et relié électriquement aux connecteurs 12 par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile 17. Cette caractéristique présente un avantage en termes de sécurité pour l'objet (immobile ou mobile) et pour les personnes environnantes lors de la charge de la batterie. En effet, lors de la charge de la batterie, l'objet étant relié à un câble, il y a un risque qu'une personne croise involontairement dans sa trajectoire le câble électrique et chute et/ou fasse tomber l'objet. Mais grâce à la partie 17 mobile en rotation par rapport au corps 1 6, si quelque chose (ou quelqu'un) vient en contact du câble, selon le type de contact, la partie mobile 17 peut avoir un mouvement de rotation par rapport au corps 1 6 sans se désolidariser de l'embase 21 , ni même nécessiter le déplacement d'une quelconque pièce de l'embase ou de la fiche. En d'autres termes, le câble électrique 15 peut avoir un mouvement de rotation continue de 360° autour de l'embase 21 , même pendant la recharge. Si le contact impose des efforts plus importants, la fiche 10 peut alors se désolidariser de l'embase 21 . La mobilité en rotation de la partie mobile 17 peut se faire autour de la fiche mais aussi autour de l'axe du câble.
La figure 4 représente une vue de face d'une surface de l'embase 21 pouvant réceptionner la fiche 10 de l'ensemble de rechargement 100 présenté à la figure 3 selon l'invention. Selon un autre mode de réalisation, la fiche 10 peut comprendre un troisième connecteur électrique 35 positionné sur le deuxième pôle de la fiche 10. L'embase 21 peut alors comprendre un quatrième connecteur électrique 45 positionné sur le premier pôle de l'embase 21 de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique 35 pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques 35, 45 quand la surface de contact 1 1 est positionnée sur l'embase 21 . Dans le cas d'une fiche 10 ayant la forme d'une calotte sphérique et d'une embase 21 de forme complémentaire, le quatrième connecteur électrique 45 forme un plot central, situé au centre du connecteur surfacique 24. Le connecteur surfacique 24 et le quatrième connecteur électrique 45 sont avantageusement concentriques.
La figure 5 représente schématiquement une vue en coupe d'un connecteur électrique de la fiche 10 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention. Il s'agit d'un connecteur ponctuel 50. Le connecteur ponctuel 50 forme un premier point de contact 51 avec la surface de contact 1 1 . Selon l'invention, l'ensemble 100 est configuré de façon à ce qu'un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact 1 1 selon un premier axe 52 sensiblement perpendiculaire à la surface de contact 1 1 passant par le premier point de contact 51 . Ceci s'applique à chacun des connecteurs ponctuels. Ce degré de liberté autorise un léger mouvement radial et indépendant de chaque connecteur ponctuel. Les détecteurs de présence, eux, sont montés rigides et subissent directement les efforts supportés pas le câble. Les mouvements du câble se répercutent sur un ou plusieurs détecteurs de présence qui, répartis sur la surface de la portion de sphère, se trouvent soulevés et interrompent le contact physique entre la fiche et l'embase. La souplesse de montage des connecteurs électriques associée à la force de maintien en place des connecteurs magnétiques introduit un retard à la rupture du contact de charge, contrairement aux détecteurs de présence qui réagissent immédiatement. Ce séquençage permet aux détecteurs de présence d'informer le chargeur d'un arrachement imminent de la fiche et ce, en avance de phase avec la rupture du contact électrique. La puissance délivrée peut alors être coupée de façon à éviter la formation d'arcs électriques entre les connecteurs électriques.
Avantageusement, la surface de contact 1 1 comprend une zone souple 32 ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe 51 , destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique 12 avec le premier connecteur électrique 22 quand la surface de contact 1 1 est positionnée sur l'embase 21 . La zone souple 32 laisse une certaine liberté aux connecteurs électriques de la fiche 1 1 pour garantir un contact adéquat entre la fiche 1 1 et l'embase 21 . La souplesse de la zone souple 32 permet ainsi au deuxième connecteur électrique 12 d'être avantageusement orienté selon un axe perpendiculaire à la surface de l'embase 21 .
La répartition en alternance des connecteurs électriques et des détecteurs de présence, associée aux connecteurs magnétiques, offre l'avantage de ne pas nécessiter de système d'alignement fin et opère quelle que soit la position des connecteurs ponctuels sur le connecteur surfacique.
Selon un mode de réalisation, la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif. Avantageusement, le troisième connecteur électrique 35 est raccordé au pôle négatif de la source électrique et le deuxième connecteur électrique 12 est raccordé au pôle positif de la source électrique. Grâce à la zone souple 32 et au positionnement central du troisième connecteur électrique 35, si un cas d'arrachement non souhaité de la fiche 10 se produit, le troisième connecteur 35 se détache de l'embase en dernier, ce qui permet d'éviter la formation d'un arc électrique. Le troisième connecteur électrique 35 peut par exemple être monté sur ressort ou sur une pièce en élastomère ou toute autre pièce ayant une certaine élasticité. Sur le même principe, en approche de la fiche 10 sur l'embase 21 , le troisième connecteur électrique 35 est le connecteur électrique qui se connecte en premier.
Additionnellement, l'ensemble de rechargement peut être configuré de façon à générer un effort selon le premier axe 52 sensiblement perpendiculaire à la surface de contact 1 1 passant par le premier point de contact 51 pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie. La figure 6 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche 10 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention. Cette vue en coupe permet de représenter une configuration possible d'un détecteur de présence 33 au niveau de la surface de contact 1 1 de la fiche 10. De même, les connecteurs magnétiques 13 sont disposés en alternance avec les connecteurs électriques 12 de façon à favoriser un bon alignement des connecteurs électriques 12 avec le connecteur électrique 22 de l'embase 21 .
La figure 7 représente schématiquement une vue en coupe de la fiche 10 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention, la surface de contact 1 1 de la fiche 10 étant en contact avec la surface de l'embase 21 de l'objet 20. Les connecteurs magnétiques 13, 23 suppriment tout guidage mécanique et opèrent sans axe privilégié durant l'approche de la fiche 10 sur l'embase 21 . Aucun guidage particulier n'est nécessaire puisqu'aucune pièce ne s'insère dans une autre. Une précision de mouvement relativement faible suffit pour que la fiche 10 se positionne correctement sur l'embase 21 .
De plus, l'agencement sphérique des connecteurs électriques supprime la nécessité d'orientation dans le plan des contacts et n'impose pas d'orientation spécifique des connecteurs électriques lors de la prise en main de la fiche 10 pour la positionner sur l'embase 21 .
La figure 8 représente schématiquement une vue en coupe de l'objet 20 de l'ensemble de rechargement 100 selon l'invention. Cette vue en coupe permet de représenter une configuration possible du quatrième connecteur électrique 45, positionné au centre de la surface de l'embase 21 . Le connecteur électrique de l'embase 21 est, dans cette configuration, un connecteur surfacique 24. De même que sur la figure 6, les connecteurs magnétiques 23 sont disposés en alternance avec les connecteurs électriques 45, 24 de façon à favoriser un bon alignement des connecteurs électriques 12 avec les connecteurs électriques de l'embase 21 .
La figure 9 illustre les étapes d'un procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement 100 selon l'invention. Le procédé comporte une étape 1001 de positionnement de la surface de contact 1 1 de la fiche 10 sur l'embase 21 et une étape 1002 d'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques 22, 12.
Le procédé peut aussi comporter une étape d'activation 1003 de la recharge comportant les étapes suivantes :
· Vérification de la présence de la fiche 10 sur l'objet par le détecteur de présence 33,
• Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension,
• Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance.
Le procédé comporte également une étape 1004 de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l'ordre suivant:
· Désolidarisation du deuxième connecteur électrique 12 et du premier connecteur électrique 22,
• Désolidarisation du quatrième connecteur électrique 45 et du troisième connecteur électrique 35. La figure 10 représente un robot à caractère humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche 10 d'un ensemble de rechargement 100 selon l'invention. Le robot 200 sur la figure 10 est pris comme exemple d'un robot humanoïde configuré pour se recharger grâce à une fiche 10 d'un ensemble de rechargement 100 selon l'invention. La partie inférieure du robot 200 sur la figure 10 n'est pas fonctionnelle pour la marche, mais peut se mouvoir dans n'importe quelle direction sur son socle 140 qui roule sur la surface sur laquelle le robot 200 se trouve. Dans notre exemple, le robot 200 a une hauteur 1 10 qui peut être d'environ 120 cm, une profondeur 120 d'environ 65 cm et une largeur 130 d'environ 40 cm. Dans une configuration spécifique, le robot a une tablette 150 avec laquelle il peut communiquer des messages (audio, vidéo, pages internet) à son environnement, ou recevoir des entrées d'utilisateurs à travers une interface tactile de la tablette. En plus du processeur de la tablette, le robot utilise aussi le processeur de sa propre carte-mère qui peut être par exemple une carte ATOM™ Z530 de Intel™. Avantageusement, le robot a aussi un processeur dédié aux flux de données entre la carte-mère et les cartes supportant les capteurs rotatifs magnétiques ou en abrégé MRE pour le terme anglo-saxon Magnetic Rotary Encoders et des capteurs qui contrôlent les moteurs des articulations dans un membre et les balles que le robot utilise comme roues, dans un mode de réalisation de l'invention. Les moteurs peuvent être de types différents, en fonction de l'amplitude du couple maximum nécessaire pour une articulation définie. Par exemple, moteurs à courant continu à balais sans noyau de e-minebea™ (SE24P2CTCA par exemple) peuvent être utilisés, ou des moteurs à courant continu sans balai de Maxon™ (EC45_70W par exemple). Les capteurs rotatifs magnétiques utilisent préférentiellement l'effet Hall, avec 12 ou 14 bits de précision.
Le robot illustré sur la figure 10 peut comprendre aussi différents types de capteurs. Certains capteurs sont utilisés pour contrôler la position et les mouvements du robot. C'est le cas, par exemple, d'une unité inertielle localisée dans le torse du robot et comprenant un gyromètre 3-axes et un accéléromètre 3-axes. Le robot peut aussi inclure deux caméras 2D couleur RGB sur l'avant du robot (haut et bas) du type système sur puce (ou SOC pour le terme anglo-saxon System On Chip), comme celles de Shenzen V- Vision Technology Ltd™ (OV5640), avec une résolution de 5 mégapixels à 5 images par seconde et un champ de vision (aussi appelé FOV pour le terme anglo-saxon Field Of View) d'environ 57° horizontal et 44° vertical. Un capteur 3D peut aussi être inclus derrière les yeux du robot, comme le capteur ASUS XTION™ SOC avec une résolution de 0,3 mégapixels à 20 images par seconde, avec environ le même champ de vision que les caméras 2D. Le robot peut aussi être équipé de générateurs de lignes laser, par exemple trois au niveau de la tête et trois dans la base, de manière à être capable de détecter sa position relative par rapport à des objets et/ou êtres humains dans son environnement. Le robot peut aussi inclure des microphones pour être capable de détecter des sons dans son environnement. Dans un mode de réalisation, quatre microphones avec une sensibilité de 300mV/Pa +/-3dB à 1 kHz et une gamme de fréquences de 300Hz à 12kHz (-10dB relativement à 1 kHz) peuvent être implantés dans la tête du robot. Le robot peut aussi inclure deux capteurs sonar, éventuellement positionnés devant et derrière sa base, pour mesurer la distance qui le sépare d'objets et/ou êtres humains dans son environnement. Le robot peut aussi inclure des capteurs tactiles, sur sa tête et sur ses mains, pour permettre des interactions avec les êtres humains. Il peut aussi inclure des pare-chocs sur sa base pour se protéger d'obstacles qu'il rencontre sur son parcours.
Pour traduire ses émotions et communiquer avec les êtres humains dans son environnement, le robot peut aussi inclure :
- des LEDs ou diodes électroluminescentes, par exemple dans ses yeux, ses oreilles et sur ses épaules;
- des haut-parleurs, par exemple au nombre de deux, localisés dans ses oreilles.
Le robot peut communiquer avec une base ou d'autres robots par le biais d'une connexion Ethernet RJ45 ou WiFi 802.1 1 .
Le robot peut être alimenté par une batterie Lithium Fer Phosphate avec une énergie d'environ 400 Wh ou une batterie Lithium Polymère trimix (Lithium Cobalt Manganèse) d'environ 860Wh. Le robot peut accéder à un dispositif de rechargement adapté au type de batterie qu'il contient.
La position et les mouvements du robot sont contrôlés par ses moteurs, en utilisant des algorithmes qui sont activés par des chaînes définies dans chaque membre et des effecteurs définis à la terminaison de chaque membre, compte tenu des mesures des capteurs.
Pour être rechargé à l'aide d'un ensemble de rechargement 100 selon l'invention, le robot 200 comprend une embase 21 apte à réceptionner la fiche 10. Il s'agit ici d'un exemple d'objet auquel l'ensemble de rechargement 100 peut s'appliquer.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble de rechargement (100) comprenant :
- un objet (20) comprenant une batterie,
- une fiche (10) destinée à recharger la batterie, la fiche (10) étant connectable à une source électrique,
caractérisé en ce que l'objet (20) comprend :
- une embase (21 ) apte à réceptionner la fiche (10), comprenant :
o un premier connecteur électrique (22),
o un premier connecteur magnétique (23) apte à positionner la fiche (10) par rapport à l'embase (21 ),
en ce que la fiche (10) comprend :
- une surface de contact (1 1 ) de forme complémentaire à une surface de l'embase (21 ),
- un deuxième connecteur électrique (12) disposé de façon à entrer en contact avec le premier connecteur électrique (22) pour permettre un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs électriques (22, 12) quand la surface de contact (1 1 ) est positionnée sur la surface de l'embase (21 ),
- un deuxième connecteur magnétique (13), positionné à proximité de la surface de contact (1 1 ), attirant le premier connecteur magnétique (23), de façon à permettre l'alignement des premier et deuxième connecteurs électriques (23, 13) et le maintien du contact électrique pendant le rechargement de la batterie,
en ce qu'un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (22, 12) est un connecteur surfacique (24) et l'autre parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques est un connecteur ponctuel (14) disposé de façon à se poser contre le connecteur surfacique (24), pour plusieurs orientations distinctes de la surface de contact (1 1 ) sur l'embase (21 ),
en ce que la fiche (10) est connectable à la source électrique par un câble électrique (15), en ce que la fiche (10) comprend :
• un corps (1 6) sur lequel sont fixés le deuxième connecteur électrique (12) et le deuxième connecteur magnétique (13),
· une partie mobile (17) en rotation par rapport au corps (1 6), le câble (15) étant fixé à la partie mobile (17) et relié électriquement aux connecteurs (12) par des fils souples autorisant la rotation de la partie mobile (17).
2. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le connecteur surfacique (24) a une forme circulaire.
3. Ensemble de rechargement (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un détecteur de présence (33) apte à détecter un contact entre la surface de contact (1 1 ) et la surface de l'embase (21 ).
4. Ensemble de rechargement (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le connecteur ponctuel (14) formant un premier point de contact (51 ) avec la surface de contact (1 1 ), caractérisé en ce que l'ensemble (100) est configuré de façon à ce qu'un parmi le premier et le deuxième connecteurs électriques (22, 12) ait un degré de liberté en translation par rapport à la surface de contact (1 1 ) selon un premier axe (52) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact (1 1 ) passant par le premier point de contact (51 ).
5. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication précédente, le connecteur ponctuel (14) formant un premier point de contact (51 ) avec la surface de contact (1 1 ), caractérisé en ce que l'ensemble (100) est configuré de façon à générer un effort selon le premier axe (52) sensiblement perpendiculaire à la surface de contact (1 1 ) passant par le premier point de contact (51 ) pour maintenir le contact électrique pendant le rechargement de la batterie.
6. Ensemble de rechargement (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (21 ) comprend une cavité ayant la forme complémentaire d'une calotte sphérique ayant un premier pôle (30) et un premier rayon (31 ), en ce que la fiche (10) a la forme d'une calotte sphérique ayant un deuxième pôle et de rayon sensiblement égal au premier rayon (31 ), et en ce que le connecteur surfacique (24) est centré sur un cercle de centre le premier pôle (30).
7. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fiche (10) comprend un troisième connecteur électrique (35) positionné sur le deuxième pôle de la fiche (10), en ce que l'embase (21 ) comprend un quatrième connecteur électrique (45) positionné sur le premier pôle (30) de l'embase (21 ), de façon à entrer en contact avec le troisième connecteur électrique (35) pour permettre un contact électrique entre les troisième et quatrième connecteurs électriques (35, 45) quand la surface de contact (1 1 ) est positionnée sur l'embase (21 ).
8. Ensemble de rechargement (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source électrique est une source de tension continue avec un pôle positif et un pôle négatif, en ce que le troisième connecteur électrique (35) est raccordé au pôle négatif de la source électrique et en ce que le deuxième connecteur électrique (12) est raccordé au pôle positif de la source électrique.
9. Ensemble de rechargement (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de contact (1 1 ) comprend une zone souple (32) ayant un degré de liberté en translation selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe (52), destinée à faciliter le contact du deuxième connecteur électrique (12) avec le premier connecteur électrique (22) quand la surface de contact (1 1 ) est positionnée sur l'embase (21 ).
10. Procédé de recharge mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
• Positionnement de la surface de contact (1 1 ) sur la surface de l'embase (21 ) (étape 1001 ),
• Alignement des premier et deuxième connecteurs électriques (22, 12) (étape 1002).
1 1 . Procédé de recharge selon la revendication précédente mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape (1003) d'activation de la recharge comportant les étapes suivantes :
· Vérification de la présence de la fiche (10) sur l'objet (20) par le détecteur de présence (33),
• Mesure de la tension aux bornes de la batterie et comparaison de la tension mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de tension,
• Mesure de la résistance interne de la batterie et comparaison de la résistance mesurée à une valeur minimale et une valeur maximale de résistance.
12. Procédé de recharge selon l'une quelconque des revendications 10 ou 1 1 mettant en œuvre un ensemble de rechargement (100) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape (1004) de terminaison de recharge comprenant les étapes suivantes réalisées dans l'ordre suivant:
• Désolidarisation du deuxième connecteur électrique (12) et du premier connecteur électrique (12),
· Désolidarisation du quatrième connecteur électrique (45) et du troisième connecteur électrique (35).
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