Brevet FR2766950A1 — publié le 19990205

La présente invention concerne un dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques comportant un coffret raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité. Elle trouvera principalement son application dans le domaine des transports pour véhicules électriques puisqu' elle permet la recharge des accumulateurs de ces véhicules. Les véhicules électriques constituent un moyen de transport de plus en plus répandu et notamment dans les grandes agglomérations urbaines. Ce type de locomotion nécessite généralement une installation d'accumulation d'énergie électrique embarquée sur les véhicules sous forme de batterie. Les batteries actuelles ont une autonomie limitée et doivent être régulièrement rechargées. C'est pourquoi il est connu de prévoir des installations de recharge en énergie électrique qui se présentent sous la forme de boîtiers alimentés par le réseau électrique et permettant de délivrer de l'électricité au moyen d'une prise électrique placée dans le boîtier. De plus, les véhicules électriques peuvent être amenés à recevoir un complément de charge en cours de parcours. Cette recharge complémentaire peut être effectuée par l'intermédiaire d'un coffret, placé à un emplacement stratégique d'un parcours. Les boîtiers actuels permettent la recharge en énergie électrique mais présentent plusieurs inconvénients et notamment n'assurent pas une grande sécurité d'utilisation. Les boîtiers comportent généralement une porte qui permet d'accéder aux éléments de l'installation électrique et notamment à la prise de branchement. Ces dispositifs autorisent l'accès aux éléments électriques à tout utilisateur. Cette liberté d'accès peut être particulièrement dangereuse car les boîtiers délivrent soutent des puissances électriques importantes. Par ailleurs, la recharge peut s'effectuer tout en laissant la porte ouverte. Le fonctionnement de l'installation n'est donc absolument pas protégé. Etant donné l'utilisation fréquente du boîtier et les dangers que présente l'énergie électrique, les boîtiers actuels ne garantissent pas la sécurité de l'utilisateur. Les boîtiers actuels ont aussi l'inconvénient de ne pas être évolutifs. En effet, ils ne présentent pas de moyen de gestion automatique des sécurités et du fonctionnement. I1 n'est notamment pas possible de n'autoriser la livraison d'énergie que sous certaines conditions de sécurité et de paiement préalable. Les installations actuelles se limitent donc à un fonctionnement manuel qui ne permet pas de les intégrer dans un système automatisé. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des boîtiers actuels et a premièrement pour but de renforcer la sécurité des dispositifs de livraison d'énergie. Elle a pour cela l'avantage de n'autoriser la livraison en électricité que si des conditions précises de sécurité sont remplies. Ainsi, il n'est pas possible, selon l'invention, de procéder à une livraison d'énergie électrique lorsque la porte du coffret est ouverte. L'installation ne peut fonctionner que porte fermée pour éviter toute manipulation malencontreuse de l'utilisateur lorsque la charge est en cours. Le dispositif de livraison d'énergie électrique ici présenté prévoit également un accès restreint au coffret pour que l'utilisateur puisse effectuer les branchements nécessaires à la livraison sans pour autant accéder aux appareils électriques que renferme le coffret. L'invention assure de cette façon une grande sécurité d'utilisation. Un autre but de l'invention est de permettre de nombreuses évolutions dans le fonctionnement du dispositif de livraison d'énergie électrique. Elle a l'avantage de comporter des moyens d'automatisation de la gestion du boîtier de livraison, tels qu'une carte électronique ou des connexions à des appareils de commande. On peut commander la livraison en énergie électrique par exemple depuis une borne de commande monétique qui n'autorise la livraison que suivant certaines conditions et notamment des conditions de paiement. La présence d'une carte électronique permet par ailleurs une gestion automatisée des conditions de sécurité et une gestion des données par exemple en ce qui concerne l'état de charge des véhicules. La carte électronique permet également de gérer les éventuelles anomalies de fonctionnement telles que des arrêts d'urgence ou des coupures d'alimentation par le disjoncteur. L'invention a encore pour objet de permettre une installation aisée des dispositifs de livraison. Ceux-ci ont en effet l'avantage de pouvoir s'intégrer dans une installation publique de livraison d'énergie telle qu'un parc de location de véhicules électriques. On peut également utiliser le dispositif de livraison selon l'invention dans un cadre uniquement privé. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description suivante, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne un dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, caractérisé par le fait qu'il présente - une prise électrique placée à l'intérieur du coffret, - une porte fermant et verrouillant le coffret et permettant l'accès à la prise électrique, - des moyens de détection de l'ouverture de la porte, - des moyens de coupure du circuit d'alimentation électrique permettant de n'autoriser la fourniture d'énergie que lorsque la porte est fermée et verrouillée pour une livraison conditionnelle d'énergie électrique assurant une utilisation securisée. L'invention sera mieux comprise à la vue des planches de dessins situées en annexe et qui comprennent - les figures 1 à 3 présentant des modes particuliers de réalisation de l'invention, - la figure 4 présentant un mode de réalisation de connexions électriques entre les éléments constitutifs de l'invention. Le dispositif de livraison d'énergie électrique selon l'invention comprend d'abord un coffret (1) contenant différents élements constitutifs du dispositif. Diverses conceptions sont possibles pour le coffret (1) mais on le réalisera préférentiellement sous une forme parallélépipédique. Ses dimensions seront variables et adaptées à l'encombrement des éléments à intégrer dans son volume intérieur. On pourra par exemple réaliser un coffret (1) en forme de parallélépipède rectangle d'une hauteur de 400 millimètres, d'une largeur de 300 millimètres et d'une profondeur de 215 millimètres. Le coffret (1) sera par exemple constitué par des plaques de tôle métallique traitée anti-corrosion et pourra être protégé par un revêtement polyester. Il pourra également être réalisé dans tous autres matériaux, tels que des plastiques spéciaux travaillés. Pour permettre la fermeture du volume intérieur du coffret (1), une porte (3) constitue l'une des faces du coffret (1). Cette porte (3) sera préférentiellement réalisée dans des dimensions et en un matériau semblables à ceux du coffret (1). Dans un mode particulier de réalisation, le coffret (1) comprend un volume intérieur cloisonné (13) totalement indépendant du reste du coffret. Les cloisons pourront être réalisées avec des plaques en acier inoxydable ou en matière plastique spéciale. La figure 4 présente un mode de réalisation du volume intérieur cloisonné (13). Le volume intérieur cloisonné (13) est accessible de l'extérieur par l'intermédiaire d'une trappe (4) préférentiellement rectangulaire et formée sur l'une des faces du coffret (1) ou sur la porte (3). Un dégagement (14) en partie inférieure de la trappe (4) tel qu'illustré à la figure 1 peut être réalisé afin de permettre le passage d'un fil de branchement (10) dans le volume intérieur cloisonné (13). La porte (3) et la trappe (4) sont dotées de moyens de fermeture et de verrouillage, tels qu'une serrure à clé. On peut également réaliser un verrouillage à l'aide d'un système commandé utilisant un électro-aimant conditionnant le verrouillage. Le dispositif de livraison d'énergie électrique selon l'invention comprend également une prise électrique (2) placée à l'intérieur du coffret et suivant une possibilité de réalisation de l'invention, un fil de branchement (10) relié à une prise mâle (11). Dans le mode particulier de réalisation où le coffret (1) présente un volume intérieur cloisonné (13), la prise électrique y est placée et fixée par tout moyen courant afin d'être accessible par la trappe (4). Ce positionnement est illustré à la figure 1. Suivant une première possibilité, la prise (2) est reliée au circuit d'alimentation électrique et constitue le moyen de branchement permettant la livraison d'électricité. Suivant une seconde possibilité, la prise (2) n'est pas reliée au circuit électrique et ne sert que de socle de rangement d'un fil de branchement (10) possédant une prise mâle (11), comme illustré à la figure 2. Différents modèles de prises électriques peuvent être utilisés pour la prise (2) et notamment une prise CEI, une prise "Maréchal", une prise 10/16 A ou encore d'une prise Framatome normalisée pour véhicule électrique. La présente invention comprend également des moyens (5) de détection de l'ouverture de la porte (3). Ces moyens (5) pourront être constitués par un capteur de position de type courant, par exemple de type capacitif. Le capteur sera placé dans le coffret (1) à proximité de la face intérieure de la porte (3) lorsque celle-ci est fermée. A l'ouverture, le capteur détectera que la porte (3) n'est plus à proximité et transmettra l'information d'ouverture sous la forme d'un signal électrique. Dans le mode particulier de réalisation où le dispositif de livraison d'énergie électrique présente une trappe (4), on pourra lui adjoindre des moyens (7) de détection de l'ouverture de la trappe (4). On réalisera par exemple ces moyens (7) de la même manière que les moyens (5) de détection de l'ouverture de la porte (3). L'invention comprend également des moyens de coupure (6) permettant d'ouvrir le circuit d'alimentation électrique. Ces moyens de coupure (6) sont reliés aux moyens (5) de détection de l'ouverture de la porte (3) et éventuellement aux moyens (7) de détection de l'ouverture de la trappe (4). Il est ainsi possible de couper le circuit d'alimentation si la porte (3) ou la trappe (4) n'est pas fermée et verrouillée. Les moyens de coupure (6) pourront être constitués par un contacteur (6) de type courant tel qu'illustré à la figure 4. Suivant le mode particulier de réalisation de l'invention illustré à la figure 1, un bouton poussoir d'arrêt d'urgence (8) est fixé sur l'une des faces extérieures du coffret. Ce bouton poussoir (8) constitue un interrupteur relié au circuit d'alimentation électrique afin de permettre l'arrêt total de la livraison d'énergie en cas d'urgence. Suivant l'exemple de la figure 4, les moyens de détection (5, 7) et le bouton poussoir (8) sont reliés dans un même circuit électrique gérant les sécurités. Ce circuit peut notamment être alimenté par l'intermédiaire d'un transformateur (16) de type courant. Le dispositif de livraison d'énergie électrique peut également comporter un compteur d'énergie individuel (9) installé à l'intérieur du coffret (1). On pourra utiliser un compteur d'énergie individuel de conception courante et le relier au circuit d'alimentation électrique afin de connaître précisément les consommations en électricité. L'une des faces extérieures du coffret (1) peut également comporter des voyants de signalisation d'état de charge électrique. Ces voyants permettent de connaître l'état de charge du véhicule et notamment de savoir s'il est utilisable. Le dispositif de livraison d'énergie électrique peut également comporter une carte électronique permettant de gérer les sécurités internes du coffret. Cette carte électronique placée dans le coffret (1) peut aussi réaliser l'interface entre le coffret (1), l'appareil à alimenter (notamment un véhicule électrique) et un système informatique de gestion de données. Une carte de type courant, mise en vente dans le commerce, pourra être employée. Dans un mode particulier de réalisation, la liaison entre la carte électronique et l'appareil à alimenter est constituée par un fil pilote (18). Le fil pilote (18) est un fil électrique de conception courante que l'on connecte lors de la livraison sur l'appareil à alimenter pour qu'il assure le passage d'informations notamment sur l'état de charge électrique de l'appareil. Le fil pilote (18) pourra être intégré dans le fil de branchement (10) ou dans le fil électrique solidaire du véhicule et permettant son branchement sur le dispositif de livraison. Le fil pilote (18) sera le plus souvent connecté à un boîtier (15) assurant son alimentation. Le boîtier (15) assurera alors la liaison du fil pilote (18) avec le reste du circuit ou avec la carte électronique. La carte électronique pourra être de conception courante et recevoir les signaux du fil pilote (18), des moyens de détection de l'ouverture de la porte (3) et de la trappe (4). Elle pourra également délivrer des signaux de commande et de données aux moyens de coupure (6), à un système de gestion information de données. La carte électronique pourra également être en relation avec une borne de commande monétique (12). Celle-ci sera de conception courante et préférentiellement conforme aux spécifications établies par les services techniques d'Electricité de France. Elle pourra servir à la gestion de location de véhicules en constituant le point de paiement et en autorisant la livraison de véhicules par l'intermédiaire de la carte électronique. L'autorisation de livraison sera notamment réalisée au moyen d'un système de verrouillage par électroaimant qui verrouille la porte (3) et la trappe (4). On peut également utiliser une prise (2) d'un type particulier et par exemple une prise Framatome / Souriau qui libère ou bloque la prise mâle (11) suivant la commande d' un électro-aimant. Le dispositif disposera généralement d'un disjoncteur (17) magnéto-thermique de 25 ampères équipé d'un bloc différentiel de moins de 30 milliampères. Il pourra également comporter une boîte à fusibles de conception courante. Ces éléments seront placés à l'intérieur du coffret mais non dans le volume intérieur cloisonné (13). Ils seront placés en amont dans le circuit d'alimentation électrique, à l'interface entre le réseau électrique général et le dispositif de livraison d'énergie électrique. La présente invention est particulièrement évolutive et permet de nombreuses variantes d'applications. I1 est ici choisi de décrire son fonctionnement dans le cadre de système de location de véhicules électriques. Dans ce cas précis illustré à la figure 3, le dispositif de livraison d'énergie électrique pourra être relié à une borne de commande monétique (12). La personne désireuse de louer un véhicule effectuera sa commande et son paiement par l'intermédiaire de la borne de commande monétique (12). Si cette opération est validée (commande correcte et paiement réalisé), la borne de commande monétique (12) autorise la location. Dans le cas où plusieurs dispositifs de livraison d'énergie électrique sont connectés à une seule borne de commande monétique (12), celle-ci indiquera à l'utilisateur le dispositif de livraison à utiliser préférentiellement choisi suivant l'état de charge des batteries du véhicule électrique qui lui est relié. L'état de charge de batteries pourra être communiqué à la borne de commande monétique (12) par le fil pilote (18) et par l'intermédiaire de la carte électronique. L'utilisateur se déplace vers le véhicule électrique désigné. Celui-ci est à l'état initial connecté au dispositif de livraison d'énergie électrique qui le recharge. Cette connexion est réalisée soit en branchant le fil de branchement (10) sur le véhicule par l'intermédiaire de la prise mâle (11) soit en branchant un fil électrique solidaire du véhicule sur la prise électrique (2). Pour que la charge soit effective, il est nécessaire que la porte (3) et la trappe (4) soient fermées et verrouillées et que le bouton d'arrêt d'urgence n'ait pas été utilisé. L'utilisateur doit pour prendre possession du véhicule le déconnecter du dispositif de livraison d'énergie électrique. Pour ce faire, il ouvre la trappe (4) au moyen d'une clé à moins que l'ouverture ne soit commandée par électro-aimant auquel cas c'est la borne de commande monétique (12) qui réalise l'ouverture de la trappe (4). Dès l'ouverture de la trappe (4), la livraison d'énergie électrique est interrompue : les moyens (7) de détection d'ouverture de la trappe (4) transmettent un signal d'ouverture à la carte électronique qui le répercute en commande de coupure du circuit d'alimentation vers les moyens de coupure (6). L'utilisateur peut donc accéder au volume intérieur cloisonné (13) sans aucun risque. Suivant un premier mode de connexion du véhicule, on retire de la prise du véhicule électrique la prise mâle (11) du fil de branchement (10). On fixe ensuite la prise mâle (11) en position de repos sur la prise électrique (2), comme l'indique la figure 2. L'utilisateur peut alors refermer la trappe (4) et prendre possession du véhicule. Suivant un autre mode de connexion du véhicule, on débranche de la prise électrique (2) le fil électrique solidaire du véhicule et on referme la trappe (4). Après l'utilisation du véhicule électrique, il s'agit de le reconnecter au dispositif de livraison d'énergie électrique afin de renouveler la charge des batteries. On procède pour ce faire à l'inverse des opérations nécessaires pour déconnecter le véhicule, soit par le fil de branchement (10), soit en branchant un fil électrique solidaire du véhicule sur la prise électrique (2). La charge ne pourra reprendre que lorsque la trappe (4) est fermée et verrouillée. Des voyants de signalisation d'état de charge électrique pourront permettre à l'utilisateur de visualiser la charge nécessaire. Le compteur d'énergie individuel (9) permettra de connaître précisément la consommation en électricité. Durant toute l'utilisation du dispositif de livraison d'énergie électrique, l'ouverture de la porte (3), de la trappe (4) ou l'appui sur le bouton d'arrêt d'urgence (8) aura pour effet de stopper la livraison. Les différentes informations concernant la charge du véhicule et les incidents survenus tels que l'arrêt d'urgence pourront être mémorisés par la carte électronique et transmise à un système informatique de gestion des données. REVENDICATIONS 1. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, caractérisé par le fait qu'il présente - une prise électrique (2) placée à l'intérieur du coffret (1), - une porte (3) fermant et verrouillant le coffret (1) et permettant l'accès à la prise électrique (2), - des moyens (5) de détection de l'ouverture de la porte (3), - des moyens (6) de coupure du circuit d'alimentation électrique permettant de n'autoriser la fourniture d'énergie que lorsque la porte (3) est fermée et verrouillée pour une livraison conditionnelle d'énergie électrique assurant une utilisation sécurisée. 2. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il présente - un volume intérieur cloisonné (13) séparé des autres éléments du coffret (1) dans lequel est fixée la prise électrique (2), - une trappe (4) fermant le volume intérieur cloisonné (13) et permettant l'accès à la prise électrique (2). 3. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (7) de détection de l'ouverture de la trappe (4) permettant de n'autoriser la fourniture d'énergie que lorsque la trappe (4) est fermée et verrouillée. 4. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un fil pilote (18) permettant de détecter la connexion d'un véhicule afin de n'autoriser la fourniture d'énergie qu'en présence d'un véhicule. 5. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un bouton poussoir d'arrêt d'urgence (8) est fixé sur l'une des faces extérieures du coffret (1) pour permettre l'arrêt total de la livraison d'énergie en cas d'urgence. 6. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un compteur d'énergie individuel (9) est installé à l'intérieur du coffret (1) et relié au circuit électrique afin de connaître précisément les consommations d'énergie électrique. 7. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait - qu'il présente un fil de branchement (10) relié au circuit d'alimentation et comportant une prise mâle (11) permettant la livraison en électricité, - que le fil de branchement (10) hors période de livraison est rangé par la mise en place de sa prise mâle (11) sur la prise électrique (2). 8. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la prise électrique (2) est connectée au circuit d'alimentation et permet la livraison d'énergie en y branchant l'appareil à alimenter. 9. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il présente une carte électronique permettant la gestion des sécurités internes du coffret (1) et l'interface entre les éléments du coffret (1) et un système informatique de gestion des données, la carte électronique pouvant être reliée au fil pilote (18) afin de permettre la communication de données entre l'appareil à alimenter et le coffret (1). 10. Dispositif de livraison d'énergie électrique destiné notamment à délivrer l'énergie nécessaire à la recharge des accumulateurs des véhicules électriques et comportant un coffret (1) raccordé au réseau électrique et permettant un branchement et une alimentation en électricité, selon la revendication 3, caractérisé par le fait - qu'il est connecté à une borne de commande monétique autorisant ou non la livraison, - que le verrouillage de la trappe (4) est réalisé par un système de verrouillage par électro-aimant commandé par la borne de commande monétique.