Brevet FR2728712A1 — publié le 19960628

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D1ENERGIE Fl FCTRIQUE L'invention concerne un dispositif de distribution d'énergie électrique comportant: - une partie fixe reliée à un réseau de distribution d'énergie électrique et comportant des moyens d'interruption connectés entre le réseau et des moyens de raccordement fixes pour fournir de l'énergie électrique à une charge, et - une partie mobile comportant une charge électrique reliée à des moyens de raccordement mobiles, lesdits moyens de raccordement mobiles étant destinés à être connectés audits moyens de raccordement fixes, Les dispositifs de distribution connus sont utilisés pour fournir de l'énergie électrique à des utilisateurs mobiles.Les parties fixes de ces dispositifs sont généralement des bornes de raccordement installées par exemple dans des parcs de stationnement, des emplacements de marchés, des campings, des ports, ou des points de recharge pour véhicules électriques. les utilisateurs payent dans la plupart des cas une somme forfaitaire pour le raccordement aux bornes de distribution. n existe des bornes de distribution à pré-paiement comportant un compteur électrique et un organe de coupure commandé. Dans ce type de dispositif la fourniture d'électricité est interrompue lorsque le compteur détecte que la quantité d'énergie électrique fournie a atteint une valeur définie par le pré payement. Les modes de payement habituellement utilisés sont des cartes magnétiques, des cartes à mémoire permettant le télépayage ou plus simplement des dispositifs acceptant de la monnaie ou des jetons. n est connu de disposer des dispositifs de payement dans les bornes de distribution ou dans des unités centrales de gestion communes à plusieurs bornes. Dans d'autres dispositifs connus le payement de la fourniture d'électricité est associé au payement du stationnement des véhicules. Dans les dispositifs de distribution connus décrits ci-dessus, les bornes de raccordement doivent avoir un dispositif de payement à proximité. L'installation de ce type de bornes conduit nécessairement à des infrastructures lourdes et coûteuses. Un autre inconvénient des dispositifs de distribution connus réside dans leur mode d'utilisation. Un utilisateur doit avoir en permanence sur lui des cartes magnétiques, des cartes de crédit et de la monnaie qui puissent être acceptées par les divers dispositifs de payement automatiques associés aux bornes de distribution. Les bornes de raccordement connues fournissent une quantité d'énergie électrique proportionneLle à la valeur du payement réalisé mais ne tiennent pas compte des caractéristiques électriques de la charge qui leur est connectée. L'invention à pour but un dispositif de distribution d'énergie électrique comportant des moyens de payement simples et prenant en compte les caractéristiques de la charge électrique de la partie mobile. Selon l'invention, la partie fixe comporte des moyens de contrôle des moyens d'interruption, et les moyens de raccordement mobiles comportent des moyens de configuration, destinés à être reliés aux moyens de controle par l'intermédiaire de moyens de raccordement fixes. Dans un premier développement de l'invention, les moyens de configuration comportent un circuit numérique à mémoire pour le stockage d'informations, ledit circuit numérique étant relié aux moyens de contrôle lorsque les moyens de raccordement fixes et mobiles sont connectés . La partie fixe comporte des moyens de couplage connectés entre les moyens de contrôle et les moyens de raccordement fixes pour la lecture et l'écriture d'informations dans le circuit numérique du raccordement mobile. Selon un mode préféré de réalisation, les moyens de contrôle comportent des moyens de protection ayant un seuil de courant variable connectés à des moyens de mesures d'un courant circulant dans les moyens d'interruption pour ouvrir les moyens d'interruption lorsque la valeur du courant mesuré dépasse le seuil de courant variable pendant un temps prédéterminé. La valeur du seuil de courant variable est fournie par les moyens de configuration Dans un mode particulier de réalisation, les moyens d'interruption comportent des moyens de temporisation pour fournir de 1' énergie électrique aux moyens de raccordement pendant une durée de connexion prédéterminée, la valeur de la durée de connexion prédéterminée étant fournie par les moyens de contrôle après lecture du circuit numérique à mémoire. Selon un développement du mode particulier de réalisation, le circuit numérique à mémoire comporte des données de payement représentatives d'unités de payement électronique, lesdites données de payement étant lues et écrites par les moyens de contrôle. Les moyens de contrôle comportent des moyens de calcul pour modifier périodiquement pendant la fermeture des moyens d'interruption les valeurs mémorisées des données de payement dans le circuit numérique à mémoire. La partie fixe comporte une interface utilisateur connectée aux moyens de contrôle pour entrer des nouvelles valeurs de données de payement et pour afficher des valeurs mémorisées de données de payement. Dans un mode de réalisation différent, la partie mobile comporte des moyens de raccordement additionnels, destinés à recevoir les moyens de raccordement mobiles lorsque lesdits moyens de raccordements mobiles ne sont pas raccordés aux moyens de raccordement fixes, et des moyens de traitement additionnels connectés aux moyens de raccordement additionnels pour la lecture l'écriture ou la modification de données dans le circuit numérique à mémoire des moyens de raccordement mobiles. Le circuit numérique peut être intégré sur une carte interchangeable, par exemple de type "carte à puce". Dans un second développement de l'invention, la partie mobile est un véhicule électrique comportant des moyens de contrôle de charge connecté aux moyens de raccordement mobiles, une batterie de stockage de l'énergie électrique connectées aux moyens de contrôle de charge, des données représentatives des caractéristiques électriques de la batterie de stockage étant mémorisées dans les moyens de configuration des moyens de raccordement mobiles. Les moyens de traitement additionnels sont connectés à la batterie de stockage pour le relevé de l'état de charge de la batterie et comportent des moyens de calcul pour calculer une durée de connexion prédéterminée maximale en fonction de l'état de charge de la batterie et des moyens pour mettre en mémoire ladite durée maximale de connexion dans les moyens de configuration. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente un dispositif de distribution connu. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un dispositif de distribution selon l'invention. La figure 3 représente un schéma bloc d'un dispositif de configuration pouvant être intégré dans le dispositif de la figure 2. La figure 4 montre un mode de réalisation particulier du connecteur de la figure 2. La figure 5 représente un second mode de réalisation particulier de la partie mobile d'un dispositif selon l'invention. Un dispositif de distribution d'énergie électrique continu est représenté sur la figure 1. I1 comporte une partie fixe 1 ayant par exemple la forme d'une borne publique de raccordement, une partie mobile 2 comportant une charge électrique 3 située par exemple sur un véhicule automobile, et un dispositif 4 de raccordement pour relier électriquement la charge 3 de la partie mobile à la partie fixe. La partie fixe 1 comporte un dispositif 5 d'interruption, connecté à un réseau 6 de distribution électrique. un compteur 7 d'énergie électrique à une entrée connectée à une sortie du dispositif 5 d'interruption et une sortie connectée à une prise 8 de courant électrique. la prise 8, accessible de l'extérieur de la partie fixe, permet le raccordement de la partie mobile à la partie fixe. Une unité de traitement 9, connectée au compteur 7, au dispositif 5 d'interruption, à une interface homme-machine 10 et à un dispositif 11 de payement, contrôle le passage du courant à travers le dispositif 5. Une ligne 26 de télétransmission connectée à l'unité de traitement 9 est utilisée pour le télépayage lors de l'utilisation d'une carte de crédit dans le dispositif 11 de payement. La partie mobile 2 est reliée à la partie fixe 1 par un câble 12 de liaison connecté entre la charge électrique 3 et un connecteur 13. le connecteur 13 est destiné à être connecté à la prise de courant 8. Le fonctionnement du dispositif de la figure 1 est le suivant. Un utilisateur possédant une partie mobile, par exemple un véhicule automobile, insère le connecteur 13 dans la prise 8. Ensuite, il procède à une opération de payement, en suivant les instructions prédéfinies dans l'interface 10, en utilisant le dispositif de payement 11, par exemple un lecteur de carte de crédit. L'unité de traitement 9 calcule la quantité d'énergie électrique demandée lors de l'opération de payement et commande la fermeture du dispositif 5 d'interruption. Le courant électrique du réseau 6 traverse alors le dispositif 5, le compteur 7, la prise 8, le connecteur 13 et le câble 12 pour alimenter la charge électrique 3. Le compteur 7 envoie à l'unité de traitement des informations représentatives de l'énergie électrique consommée par la charge. lorsque l'énergie consommée atteint la valeur de l'énergie demandée lors du payement, L'unité de traitement commande l'ouverture du dispositif 5 d'interruption. Le dispositif de distribution décrit cidessus ne tient pas compte des caractéristiques électriques de la charge et requiert une installation complexe à chaque partie fixe ou borne de raccordement. Dans un dispositif de distribution selon l'invention, représenté sur la figure 2, un dispositif de configuration 14 associé au connecteur 13 permet de fournir à l'unité de traitement 9 des informations concernant la commande du dispositif 5 de protection et de contrôle. La partie fixe 1 comporte un coupleur 15 connecté au dispositif de configuration de la partie mobile à travers des points de connexion supplémentaires 16 du connecteur 13. le coupleur 15, connecté à l'unité de traitement 9, peut recevoir des informations du dispositif de configuration et en envoyer. Les informations lues sont transférées par le coupleur 15 à l'unité de traitement et des informations venant de l'unité de traitement et transmises par le coupleur 15 peuvent être introduites dans le dispositif de configuration ou modifier les informations qu'il contient. Les informations fournies par le dispositif de configuration sont, notamment, représentatives de données de payement. Ces données de payement sont traitées par l'unité de traitement qui les interprète, par exemple, comme des durées de connexion. L'unité de traitement commande la fermeture puis l'ouverture du dispositif d'interruption 5 en fonction des données de payement fournies par le dispositif de configuration. La durée maximale de fermeture du dispositif d'interruption 5 dépend de la valeur des données de payement. En fonctionnement continu l'unité de traitement décrémente la valeur représentative des données de payement à chaque intervalle de temps prédéterminé. Lorsque la distribution d'énergie électrique est terminée, une nouvelle valeur représentative des données de payement est stockée dans le dispositif de configuration. dans ce cas l'utilisateur procède lui-meme à la fin de la connexion. Dans un autre mode de fonctionnement, des valeurs maximales de durée de connexion peuvent dépendre, par exemple, des valeurs totales des données de payement, d'une valeur maximale prédéfinie par connexion ou de valeurs prédéfinies en fonction des caractéristiques de la charge. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de configuration comporte également des informations de calibration pour limiter le courant traversant le dispositif 5. Les information s de calibration dépendent des caractéristiques électriques de la charge. Elles permettent de limiter le courant maximal fourni à la charge. L'unité de traitement reçoit les informations de calibration, puis définit un seuil de courant S. Un capteur de courant disposé en série avec le dispositif d'interruption 5 fourni à l'unité de traitement un signal I représentatif du courant fourni à la partie fixe. Si la valeur du signal de courant I dépasse la valeur du seuil de courant S, l'unité de traitement commande l'ouverture du dispositif d'interruption au bout d'un temps défini par des courbes de déclenchement prédéterminées. L'unité de traitement reçoit les informations des données de payement et de calibration et les traite de manière indépendante. Les données de payement servent à définir une durée de connexion T, et les informations de calibration sont utilisées pour déterminer le seuil S. Dans un autre mode de fonctionnement l'unité de traitement détennine la durée T en fonction des informations de calibration et des données de payement. Par exemple, pour une valeur déterminée des données de payement, la durée T correspondant à l'état fermé du dispositif 5 est plus long si les données de calibration indiquent un seuil de courant plus petit. Ce mode de fonctionnement permet de garder une proportionnalité entre l'énergie fournie et la valeur des données de payement. Le signal S représentatif d'un seuil de courant peut, comme le signal T, être déterminé en fonction des deux types d'informations. Un mode de réalisation préféré d'un dispositif de configuration 14 est représenté sur la figure 3. Le dispositif de configuration compone un circuit numérique 22 composé avantageusement par un microprocesseur 23 et une mémoire 24. Le microprocesseur communique à travers le connecteur 16 avec le coupleur 15 et l'unité de traitement de la partie fixe. La mémoire 24 connectée au microprocesseur 23 permet de stocker des données de payement et la configuration de la charge. La figure 4 représente un mode de réalisation particulier du connecteur 13 du dispositif de raccordement 4. Le connecteur 13 comporte le dispositif de configuration 14 sous la forme d'une carte 25 supportant le circuit numérique 22 et des contacts 26. La carte 25 a de préférence des dimensions identiques aux cartes de payement de type cartes à puce. Les données de la mémoire 24 du circuit 22 situé sur la carte 25 peuvent, dans ce mode de réalisation, etre chargées en introduisant la carte 25 dans un dispositif de recharge indépendant, extérieur au dispositif de distribution. Un autre avantage de ce mode de réalisation est le remplacement facile de la carte en cas de détérioration ou après un nombre de connexion prédéfini. Dans un mode de réalisation plus complexe, une interface utilisateur 10 et un dispositif de payement 11 sont reliés à l'unité de traitement 9. L'interface utilisateur a pour fonction la visualisation des informations, de configuration et des données de payement stockées dans le dispositif de configuration 14. Elle permet aussi la modification ou le chargement desdites informations. Par exemple, à l'aide du dispositif de payement 11, un utilisateur peut acheter des données de payement qui seront ensuite chargées dans le dispositif 14. Ce type de dispositif de distribution permet une compatibilité complète avec des dispositifs de type connus.L'unité de traitement 9, l'interface 10 et le dispositif de payement peuvent aussi fonctionner de manière classique et contrôler la fourniture de l'énergie électrique en fonction du payement direct sans tenir compte des données du dispositif de configuration ou en leur absence. La partie mobile 2 de la figure 6 a une charge électrique complexe. Elle comporte un convertisseur 27 et une charge 28 en courant alternatif connectés tous les deux au câble 12 de liaison, une batterie 29 connectée à la sortie du convertisseur 27 et une charge 30 en courant continu connectée à la batterie 29. Le convertisseur 27 est utilisé pour transformer la tension alternative fournie par la partie fixe en tension et courant continus pour charger la batterie 29 et alimenter la charge 30. Lorsque la partie mobile n'est pas raccordée à une partie fixe le connecteur 13 de la partie mobile est raccordé à une prise de repos 31 située sur la partie mobile. le dispositif de configuration est alors relié à travers un connecteur 32 à un dispositif de traitement mobile 33 pour la lecture, l'écriture ou la modification des données dans le circuit numérique 22 du dispositif de configuration 14. Le dispositif de traitement mobile 33 est connecté au convertisseur 27 et à la batterie 29 pour prélever des données représentatives des caractéristiques électriques et de l'état de charge de la batterie. La partie mobile de la figure 6 est particulièrement adaptée aux véhicules électriques. Le dispositif de traitement 33 prélève par exemple des données représentatives de la tension et du courant nominal de recharge dans le convertisseur et des données représentatives de l'état de charge sur la batterie. Les données prélevées sont traitées par le dispositif 33 qui calcule la durée maximum de charge nécessaire et le courant maximum de charge à utiliser. Ensuite les données prélevées et les valeurs calculées sont introduites dans le circuit numérique 22. L'unité de traitement utilisera ces données du circuit 22 pour définir le seuil S et la durée de connexion T. Dans les dispositifs de distribution décrits ci-dessus, les liaisons électriques avec le réseau 6 et la charge de la partie mobile sont réalisées par l'intermédiaire de contacts électriques. Cependant ces liaisons peuvent, tout aussi bien, être des liaisons isolées électriquement. Le dispositif de raccordement 4 peut, par exemple, comporter des couplages magnétiques haute fréquence ayant les avantages d'un faible encombrement et de l'isolement galvanique. La liaison entre le coupleur 15 et le dispositif peut également être isolée à l'aide de couplages électromagnétiques ou optiques. Le dispositif d'interruption 5 peut comporter un disjoncteur à seuil de courant variable. Dans ce cas, une partie des fonctions de limitation de courant est assurée par le disjoncteur. L'unité de traitement fournit la valeur du seuil S de courant au disjoncteur qui provoque l'ouverture du dispositif 5 si le courant fourni à la partie mobile dépasse le seuil S pendant un temps prédéterminé. Si le disjoncteur est du type télécommandé, L'unité de traitement peut commander directement la fermeture et l'ouverture après une durée T de connexion définie dans les moyens de configuration 14. REVE:NDICATIONS i. Dispositif de distribution d'énergie électrique comportant - une partie fixe (1) reliée à un réseau (6) de distribution d'énergie électrique et comportant des moyens (5) d'interruption connectés entre le réseau et des moyens (8) de raccordement fixes pour fournir de l'énergie électrique à une charge, et - une partie mobile (2) comportant une charge électrique (3) reliée à des moyens (13) de raccordement mobiles, lesdits moyens de raccordement mobiles étant destinés à être connectés audits moyens (8) de raccordement fixes, dispositif caractérisé en ce que - la partie fixe (1) comporte des moyens (9) de contrôle des moyens (5) d'interruption, et - les moyens (13) de raccordement mobiles comportent des moyens (14) de configuration, destinés à être reliés aux moyens (9) de contrôle par l'intermédiaire de moyens (16) de raccordement fixes. 2. Dispositif de distribution selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de configuration comportent un circuit (22) numérique à mémoire pour le stockage d'informations, ledit circuit numérique étant relié aux moyens (9) de contrôle lorsque les moyens de raccordement fixes et mobiles sont connectés. 3. Dispositif de distribution selon la revendication 2 caractérisé en ce que la partie fixe comporte des moyens (15) de couplage connectés entre les moyens (9) de contrôle et les moyens (16) de raccordement fixes pour la lecture et l'écriture d'informations dans le circuit numérique du raccordement mobile. 4. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de contrôle (9) comportent des moyens (17) de protection ayant un seuil (S) de courant variable connectés à des moyens de mesures d'un courant (I) circulant dans les moyens d'interruption (5) pour ouvrir les moyens d'interruption lorsque la valeur du courant mesuré (I) dépasse le seuil (S) de courant variable pendant un temps prédéterminé. 5. Dispositif de distribution selon la revendication l caractérisé en ce que la valeur du seuil (S) de courant variable est fournie par les moyens de configuration (14). 6. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que les moyens (5) d'interruption comportent des moyens de temporisation pour fournir de l'énergie électrique aux moyens de raccordement pendant une durée de connexion prédéterminée, la valeur de la durée de connexion prédéterminée étant fournie par les moyens de contrôle (9) après lecture du circuit (22) numérique à mémoire. 7. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que le circuit (22) numérique à mémoire comporte des données de payement représentatives d'unités de payement électronique, lesdites données de payement étant lues et écrites par les moyens de contrôle (9). 8. Dispositif de distribution selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens de contrôle (9) comportent des moyens de calcul pour modifier périodiquement pendant la fermeture des moyens d'interruption (5) les valeurs mémorisées des données de payement dans le circuit (22) numérique à mémoire. 9. Dispositif de distribution selon l'une des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que la partie fixe comporte une interface (10) utilisateur connectée aux moyens (9) de contrôle pour entrer des nouvelles valeurs de données de payement et pour afficher des valeurs mémorisées de données de payement. 10. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 caractérisé en ce que la partie mobile comporte des moyens (31, 32) de raccordement additionnels, destinés à recevoir les moyens de raccordement mobiles lorsque lesdits moyens de raccordements mobiles ne sont pas raccordés aux moyens de raccordement fixes, et des moyens (33) de traitement - additionnels connectés aux moyens de raccordement additionnels pour la lecture, l'écriture ou la modification de données dans le circuit (22) numérique à mémoire des moyens de raccordement mobiles. 11. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisé en ce que le circuit (22) numérique est intégré sur une carte (25) interchangeable. 12. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce que la partie mobile est un véhicule électrique comportant des moyens (27) de contrôle de charge connecté aux moyens de raccordement mobiles, une batterie (29) de stockage de l'énergie électrique connectées aux moyens de contrôle de charge, des données représentatives des caractéristiques électriques de la batterie de stockage étant mémorisées dans les moyens de configuration des moyens de raccordement mobiles. 13. Dispositif de distribution selon la revendication 12 caractérisé en ce que les moyens (33) de traitement additionnels sont connectés à la batterie de stockage pour le relevé de l'état de charge de la batterie. 14. Dispositif de distribution selon la revendication 13 caractérisé en ce que les moyens de traitement additionnels comportent des moyens de calcul pour calculer une durée de connexion prédéterminée maximale en fonction de l'état de charge de la batterie et des moyens pour mettre en mémoire ladite durée maximale de connexion dans les moyens de configuration.