Brevet FR2908927A1 — publié le 20080523

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE AUTONOME L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation électrique autonome. Pour produire de l'électricité de manière autonome, on connaît, par exemple, la génératrice ou l'alternateur entraînée par un moteur à combustion pour former un groupe électrogène. Malheureusement, cette solution est encombrante, bruyante et polluante. On connaît également les panneaux solaires photovoltaïques. Ce dispositif a l'avantage d'être silencieux, non polluant et sans maintenance. Pour mettre en oeuvre ces panneaux solaires, il faut un ensemble d'accumulateurs pour stocker l'énergie produite par les panneaux ainsi qu'une électronique pour gérer à la fois la charge et la conversion d'énergie en tensions électriques par exemple en 220 Volts . Ces moyens et notamment les accumulateurs viennent alourdir sensiblement le dispositif. On connaît aujourd'hui de nombreux systèmes de charges solaires portatif mais la puissance développée est très faible car ils visent des objets faiblement consommateurs de courant tel le téléphone ou le lecteur de musique . Le développement croissant de nouveaux appareils portatifs sans fil professionnel requière de plus en plus de moyens de recharge autonomes, puissants et rapides. 20 Mêm pour les outils avec fil il faut de la puissance. Pour sa mobilité, on connaît un dispositif d"alimentation FR 2.591.823 agencé sur un chariot. En effet, le poids des batteries rend rapidement le dispositif difficile à transporter et à manoeuvrer par un individu. La mise en place d'une structure porteuse équipée de roue 25 rend plus facile les déplacements. Si cela facilite les déplacements au sol, le transport en véhicule demande beaucoup de place en raison de l'encombrement et il faut généralement au moins deux individus pour manoeuvrer le dit dispositif. Ces dispositifs servent de source d'alimentation et sont reliés par un câble électrique à 30 un moyen utilisateur tel une balise posée à distance et portée par son propre pied ou un outil. 2908927 2 Plusieurs problèmes se posent donc. Hormis l'encombrement, il y a le poids. Il existe depuis quelques temps des accumulateurs moins lourds et moins volumineux, mais dès lors le poids de ces accumulateurs ne constitue plus un contrepoids suffisant pour assurer la stabilité du 5 dispositif au regard de la surface des panneaux solaires. L'invention se propose d'apporter une solution. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation électrique autonome comprenant au moins un panneau photovoltaïque, un ensemble d'accumulateurs, une électronique de gestion du courant produit et consommé le tout étant porté par une 10 structure porteuse munie de deux roues ce dispositif d'alimentation étant caractérisé en ce que les accumulateurs sont logés dans un compartiment disposé sur la structure tel que lorsque celle ci est en position d'utilisation, le logement contenant les accumulateurs se situe au plus près du sol pour assurer la stabilité et lorsque la structure porteuse est pliée pour être transportée, l'une des deux plus grandes faces du 15 logement est contre le panneau solaire replié en sorte d'occuper un volume réduit. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faites à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente FIG 1 : Un premier exemple de dispositif d'alimentation selon l'invention en position de service FIG 2 : Le dispositif de la figure 1 vue selon un autre angle FIG 3 : Le dispositif de la figure 1 portant une charge FIG 4 : Le dispositif de la figure 1 en position pour être transporté FIG 5 : Une variante du dispositif en position de service FIG 6 : Le dispositif de la figure 5 en cours d'installation FIG 7 : Le dispositif de la figure 5 en position pour être transporté En se reportant au dessin, on voit un dispositif 1 d'alimentation électrique autonome comprenant au moins un panneau 2 photovoltaïque, un ensemble d'accumulateurs, une électronique de gestion du courant produit et consommé le tout étant porté par une structure 3 porteuse munie de deux roues 4. Ce dispositif doit pouvoir être manutentionné par un seul individu et doit prendre le moins de place possible pour être transporté dans le coffre d'un véhicule. 2908927 3 Il est donc conçu pour être pliable entre une position dite de service où l'on utilise les panneaux solaires qui sont orientés sensiblement selon un angle de 45 , par exemple, et une position de transport (figure 4, figure 7) où le dispositif doit occuper le plus faible volume compte tenu des impératifs de dimension des panneaux solaires et de la 5 taille des accumulateurs. Pour cela les accumulateurs sont logés dans un compartiment 5 parallélépipédique composant la structure porteuse tel que lorsque celle ci est en position d'utilisation, le logement 5 contenant les accumulateurs se situe au plus près du sol pour assurer la stabilité et lorsque la structure porteuse est pliée pour être transportée, l'une 6 des 10 deux plus grandes faces du logement est contre les panneaux solaires 2 repliés en sorte d'occuper un volume réduit. La face 6 du logement des accumulateurs tournée vers le panneau solaire est une surface porteuse pour une charge 7, par exemple, pour faire contrepoids aux panneaux solaires déployés et/ou pour y fixer, par exemple un mât portant à son extrémité un 15 éclairage. Dans un premier mode de réalisation (figure 1 à 4) , la structure comporte une branche verticale 10 sur laquelle sont fixés deux panneaux photovoltaïques et une branche 15 horizontale constitué par le logement des accumulateurs avec la branche verticale reliée à la branche horizontale par des moyens 11 d'articulation. 20 La branche verticale 10 peut donc se plier vers la branche horizontale 15. Les panneaux solaires au nombre de deux sont articulés indépendamment les uns des autres selon un axe transversal situé en partie médiane de la branche verticale. Cette branche verticale est scindée en deux parties, une inférieure 10A et l'autre supérieure l0B et chacune porte un panneau photovoltaïque. 25 Des moyens 12 d'orientations et de verrouillage permettent de régler l'angle des panneaux avec l'horizontal. On peut utiliser des systèmes à friction ou pas par pas . La partie supérieure de la branche verticale porte une poignée 13 de préhension du chariot ainsi constitué. 2908927 4 Cette partie supérieure est articulée sur la partie supérieure afin de la rabattre. On a donc prévu des articulations 14 à axe déporté par rapport au plan contenant cette branche verticale. Est également prévu, un moyen de verrouillage. Comme, on peut le voir la partie inférieure de la branche verticale se rabat contre le 5 logement et la partie supérieure de la branche verticale se rabat sur la partie inférieure. Il est prévu de loger les moyens 16 électronique de gestion à la base de la branche verticale. Pour les problèmes liés à la température des accumulateurs, l'une 17 des faces du logement pour accumulateurs présente des ailettes pour constituer un radiateur. 10 On a représenté sur le logement des accumulateurs, une caisse à outil contenant le matériel électrique qui exploitera le courant produit par les panneaux solaires. Le pliage se déroule de la manière suivante : démontage des accessoires, mise en position verticale de chaque panneau, pliage de la partie inférieure de l'anse sur le socle, appui sur les deux boutons pression de l'anse et repli de la partie supérieure sur 15 l'ensemble. Arrivée en butée de pliage, verrouillage par les deux languettes 18 dans leurs logements. Repli de l'étrier 19 de stabilisation si besoin. Pour des capacités électriques supérieures, il existe une deuxième variante (figures 5 à 7). Le logement des accumulateurs est disposée au niveau de la branche verticale en 20 position de transport. Lors de l'utilisation, la branche verticale est posée au sol et les panneaux sont déployés selon l'angle souhaité On a représenté ici trois panneaux solaires se déployant successivement les uns derrières les autres comme un paravent pour former un grand panneau. Des 25 articulations et des moyens de verrouillage sont prévus pour tenir l'orientation des panneaux. Ici, on a également prévu que la branche verticale soit en deux parties, une inférieure et l'autre supérieure mais la partie supérieure coulisse sur la partie inférieure. Le logement des accumulateurs comporte latéralement des moyens 20 de guidage en 30 translation pour les profilés constituant les deux cotés de la partie supérieure. 2908927 5 Comme on peut le voir des patins 21 équipent transversalement la partie supérieure de la branche verticale afin de servir de pieds. Ils peuvent recevoir une charge amovible pour stabiliser le dispositif ainsi que l'une des faces du logement pour accumulateurs. 5 Les moyens électroniques 16 sont situés à la base de la branche verticale et le logement les contenant forme la branche horizontale en position de transport. Un volet 19 ou étrier basculant situé à la base du dispositif sert de béquille pour maintenir le chariot vertical en combinaison avec les deux roues. Chaque panneau est monté sur deux glissières qui le maintiennent mécaniquement et 10 quai assurent une bonne rigidité de chaque bloc. Chaque bloc panneau (panneau + glissières) est articulé par une charnière disposée à ses extrémités. Ces charnières sont verrouillées et déverrouillées à l'aide de deux boutons pression. Chaque bloc panneau se plie successivement l'un sur l'autre de manière à former un ensemble compact sur le socle en position pliée( (figures 6 et 7). Chaque panneau sera relié électriquement à 15 la partie conversion d'énergie par un câble plat souple type câble d'ascenseur . Chaque panneau possède à l'arrière un petit boîtier ultra-plat de connexion électrique type connexion vampire desservi par le câble plat - bus énergie commun à tous les panneaux (mise en parallèle des panneaux). Chaque boîtier de connexion contient une diode anti-retour pour éviter le débit d'un panneau sur l'autre (le captage solaire 20 pouvant être différent selon les panneaux et leur orientation). Pour éviter tous déréglages ou (prise au vent, vandalisme, ...) l'angle d'orientation des panneaux est verrouillée par un système de maintien en position et d'une serrure intégrée à proximité de l'axe de rotation bas. Le chariot possède une anse qui a deux fonctions principales : tractage du chariot en 25 position plié. Stabilisation du chariot en mode déplié. L'anse a été étudiée pour pouvoir se loger complètement dans la structure du chariot de manière à optimiser son l'encombrement en position transport. Cette anse peut être partiellement sortie pour utiliser sa poignée et déplacer facilement le chariot. Cette anse peut être complètement sortie, chariot déplié de manière à stabiliser l'ensemble avec un contre poids. Deux 30 plats en aluminium de forme U ont été intégré à cet effet pour permettre de poser le contre poids (bloc de béton, sac de sable ...). L'anse coulisse dans un logement prévu 2908927 6 dans le socle du chariot. Ces deux coulisses intègrent un verrouillage qui permettent le maintien de la position de l'anse dans la position demandée. Ce verrouillage et déverrouillage est actionnable grâce à un bouton pression intégré dans la poignée de transport. 5 Le socle intègre le bloc batterie, la partie conversion d'énergie (électronique) et l'interface de connexion. Il peut en option intégrer la partie interface opérateur. Ce socle est constitué d'un compartiment rigide et étanche qui accueille les accumulateurs. Ce compartiment peut intégrer une partie radiateur et / ou ventilation suivant le type de technologie batterie employée. Associé à ce compartiment, un bloc 10 conversion d'énergie rigide et étanche lui aussi accueille les différentes cartes électroniques. Enfin, sur la face frontale du socle (coté conversion d'énergie) on retrouve l'interface de connexion. Cette interface possède un clapet de protection rabattable et verrouillable. La rigidité du socle est assurée par des moyens de renforts sur son contour (épaisseur de matière, nervures ...). Les matériaux utilisés pour les 15 différents compartiments constituant le socle (compartiment batterie, interface de connexion, conversion d'énergie) seront diélectriques, non propagateur de la flamme, saris halogènes et résistants aux intempéries. Un soin particulier sera apporté à l'étanchéité et à la résistance mécanique du compartiment batterie pour éviter toute détérioration des accumulateurs. 20 Le traitement et la conversion d'énergie est concentré dans un bloc faisant partie intégrante de la structure du chariot. Cette partie est constituée : D'une ou plusieurs cartes électroniques protégées par un carter étanche 25 D'une interface connectable accessible par un capot amovible D'une interface utilisateur (vumètre, afficheur de message, boussole) La ou les cartes électroniques intégrées permettent de gérer les fonctions suivantes : 30 -Conversion de la tension provenant des panneaux photovoltaïques en tension de charge pour les batteries. 2908927 7 Protection des panneaux solaires d'un courant inverse et d'un court circuit Contrôle permanent de la charge des batteries et protection de celles-ci contre les surcharges. Protection contre un défaut intrinsèque aux batteries (court-circuit) Contrôle de la décharge des batteries jusqu'à une limites admissible sans détérioration Transformation de la tension batteries en tension DC par convertisseur DC/DC ou en tension AC par onduleur pour l'utilisateur (12VDC, 230VAC, ...etc) Gestion de la signalisation des états de fonctionnement du chariot (mode charge, niveau de charge des batteries, optimisation de la charge en fonction de l'orientation et de l'ensoleillement) 15 L'interface de connexion est située en bas du chariot, à proximité des cartes électroniques et des batteries, des distances courtes entre les différents composants limitent les pertes électriques en ligne. Elle est accessible en relevant le capot de protection qui la protége des intempéries. Cette interface est constituée, par exemple, 20 des éléments suivants : - D'une prise secteur type CEE 22 ou autres permettant la charge du chariot après une longue période de non utilisation. Bien que les nouvelles générations de batteries aient une faible décharge dans le temps, il est toujours possible d'utiliser le chariot comme 25 générateur même sans source solaire. Cette prise secteur est équipée d'une protection fusible ou disjoncteur en cas de mauvaise utilisation, - D'une prise 12VDC type allume cigare qui permet l'utilisation de nombreux appareils portatifs grand public ou professionnels. - D'une prise type M12 qui permet de connecter des appareils développés 30 spécialement pour ce chariot (éclairage, ...) 5 10 2908927 8 - D'une prise secteur utilisation permettant de délivrer une tension de 230VAC pour tous les appareils portatifs communs (exemple : PC portable, outillage à main électroportatif, ...) - D'une protection thermique par disjoncteur permettant de limiter le courant de sortie 5 sans détériorer les batteries et de se protéger d'éventuels courtcircuits coté utilisateur. L'interface utilisateur comprend, par exemple: - plusieurs LED sous forme de vumètre permettant d'une part d'aider l'utilisateur vers une meilleur orientation des panneaux pour optimiser la charge des batteries, d'autres 10 part de visualiser en permanence l'état de la charge des batteries. - un afficheur de message (option professionnelle associée à un micro-contrôleur) permettant de donner plus d'indications à l'utilisateur de l'état de fonctionnement du chariot (exemple : taux d'ensoleillement, pourcentage de charge, durée de charge, temps restant avant coupure, courant consommé en ligne ...etc) 15 L'ossature du chariot ou structure porteuse est une structure en profilés d'aluminium ou autre matériau équivalent qui permet de limiter le poids tout en apportant une bonne rigidité à l'ensemble. Les deux roues type tous terrains permettent le déplacement du chariot dans toutes les situations (chemins, plage de sable ...). Une barre d'axe réunie chaque roue à travers 20 deux paliers. Les applications sont nombreuses : Eclairage ponctuel à base d'ampoule à économie d'énergie ou LED blanches ultra-lumineuses Transport et alimentation d'un système réfrigéré type glacière électrique ou mini réfrigérateur (vente ambulante, conservation des produits alimentaires dans toutes situations: camping, plage ...) Alimentation de gonfleur, chargeur de PC portable ou autre appareils électroniques portales, chauffe biberon, chargeur d'engins nautiques ... 25 30 5 10 15 20 2908927 9 Alimentation de ventilateur, mini-climatiseur, brumisateur, déshumidificateur, ... Station d'énergie autonome et propre (écologique) pour tous les cas où il y a pas d'alimentation secteur ou de batterie véhicule à proximité, où lorsqu'il est impossible d'utiliser un groupe électrogène (encombrement, poids, transport difficile ...) c'est le cas par exemple en randonnées, dans des zones désertiques, pour des trousses médicales ou chirurgicales (SAMU, pompiers, mission humanitaire), pour applications nautiques (voiliers, pêche ...), bricolage (chargeur d'accus d'outillage électroportatif, lampe, ...) Alimentation de feux de détresse (signalisation accident) ou de panneaux de signalisation temporaire (travaux, ...). Le chariot a l'avantage de permettre d'une part le transport du panneau de signalisation et d'autre part son alimentation autonome. Signalisation jour et nuit de manière complètement autonome. Mobile, pliable et facilement transportable, son utilisation peut apporter une grande flexibilité dans la signalisation temporaire routière. Station d'énergie mobile et compacte ne nécessitant que les rayons solaires, elle permet à tous corps de métier utilisant de l'électricité de travailler en total autonomie sur n'importe quel chantier ne disposant pas de source électrique. Application plein air ou agricole pour des alimentations de petites stations de pompage, de clôture électrique, REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique autonome comprenant au moins un panneau (2) photovoltaïque, un ensemble d'accumulateurs, une électronique de gestion du courant produit et consommé le tout étant porté par une structure (3) porteuse munie de deux roues ce dispositif étant caractérisé en ce que les accumulateurs sont logés dans un compartiment (5) parallélépipédique composant la structure porteuse tel que lorsque celle ci est en position d'utilisation, le logement contenant les accumulateurs se situe au plus près du sol pour assurer la stabilité et lorsque la structure porteuse est pliée pour être transportée, l'une (6) des deux plus grandes faces du logement est contre les panneaux solaires repliés en sorte d'occuper un volume réduit. 2. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face (6) du logement des accumulateurs tournée vers le panneau solaire est une surface porteuse pour une charge (7). 3. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la structure comporte une branche verticale (10) sur laquelle sont fixés deux panneaux photovoltaïques et une branche horizontale (15) constituée par le logement des accumulateurs avec la branche verticale reliée à la branche horizontale par des moyens d'articulation. 4. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 3 caractérisé en ce que les panneaux solaires au nombre de deux sont articulés indépendamment les uns des autres selon un axe transversal situé en partie médiane de la branche verticale, cette branche verticale étant scindée en deux parties, une inférieure et l'autre supérieure et chacune portant un panneau photovoltaïque. 5. Dispositif d'alimentation électriques selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la structure porteuse comprend une branche verticale (10) et une branche horizontale (15), le logement des accumulateurs étant disposée au niveau de la branche verticale en position de transport, cette branche verticale étant rabattue au sol en position de service du dispositif. 2908927 11 6. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 5 caractérisé en ce que la branche verticale est en deux parties l'une inférieure et l'autre supérieure avec la partie supérieure coulissant sur la partie inférieure. 7. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 6 caractérisé en ce que 1 e 5 logement des accumulateurs comporte latéralement des moyens (20) de guidage en translation pour les profilés constituant les deux cotés de la partie supérieure de la branche verticale. 8. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 6 caractérisé en ce que la partie supérieure de la branche verticale comporte des patins. 10 9. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication une caractérisé en ce que le logement pour les accumulateurs portent des ailettes pour le refroidissement.