Brevet FR2941200A1 — publié le 20100723

TOILE SOLAIRE DE VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne une toile solaire de 5 véhicule automobile. L'énergie solaire est une énergie gratuite que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère et en quantité illimité. 10 Le développement et l'intérêt actuel pour l'énergie solaire sont dus en partie à l'épuisement prévisible des énergies non renouvelables comme le pétrole, le gaz, le charbon, mais aussi aux souhaits de réduction de l'émission des gaz à effet de serre. L'énergie d'origine 15 solaire est alors considérée comme un complément d'énergie très efficace aux autres sources d'énergies, notamment sur un véhicule automobile. De façon connue, des cellules photovoltaïques sont parfois utilisées sur des surfaces du véhicule afin de 20 récupérer de la puissance électrique pour le stockage et/ou l'alimentation de différents éléments électriques du véhicule. En général, la surface couverte par ces cellules photovoltaïques n'excède pas le m2 et le rendement des 25 cellules photovoltaïques actuelles est encore très faible et ne dépasse pas les 10%. On connaît également des toiles de recouvrement de véhicule comportant des cellules solaires rechargeant un véhicule à l'arrêt au moyen de l'énergie solaire. 30 Cependant, ces toiles de recouvrement comportent des cellules photovoltaïques organiques qui sont des cellules de très faible rendement, de l'ordre de 5%. Ainsi la faible surface de recouvrement ou le faible rendement des cellules photovoltaïques limitent 35 considérablement l'approvisionnement en énergie électrique de source solaire, de sorte qu'il est impossible de fournir aujourd'hui une autonomie de plus de quelques kilomètres pour un véhicule électrique uniquement au moyen d'une source solaire. Dans ce contexte, l'invention vise à fournir une toile solaire de véhicule automobile permettant de fournir et/ou de stocker une énergie électrique conséquente à partir de l'énergie solaire pour l'alimentation d'éléments électriques d'un véhicule. A cette fin, l'invention propose une toile solaire de véhicule automobile, dont la forme est adaptée pour recouvrir au moins partiellement le véhicule lorsque ladite toile solaire est dépliée, caractérisée en ce qu'elle comporte : une pluralité de cellules photovoltaïques ; au moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque et transparente aux rayons solaires. On entend par cellule photovoltaïque un composant électronique qui exposé à la lumière, génère de l'électricité. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, la toile solaire de véhicule automobile peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - ladite au moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque et transparente aux rayons solaires est une zone découpée dans ladite toile solaire ; ladite pluralité de cellules photovoltaïques est formée de cellules photovoltaïques organiques ; - les cellules de ladite pluralité de cellules photovoltaïques sont reliées en série ; la forme de ladite toile solaire est adaptée pour recouvrir entièrement le véhicule ; ladite toile solaire comporte des moyens d'accroche aptes à coopérer avec des moyens de fixation sur les flancs du véhicule et/ou sur les pare-chocs du véhicule de sorte que ladite toile est maintenue dépliée. La présente invention a également pour objet un enrouleur apte à être disposé dans un espace de rangement d'un véhicule automobile, comportant des moyens pour enrouler une toile solaire selon l'invention. La présente invention a également pour objet un véhicule automobile comportant une toile solaire selon l'invention et une surface recouverte de cellules photovoltaïques, ladite surface coïncidant avec ladite au moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque de ladite toile solaire. Selon une autre caractéristique, la toile solaire charge électriquement une batterie d'alimentation dudit véhicule, ladite charge électrique de ladite batterie étant pilotée par un calculateur. Selon une autre caractéristique, ledit calculateur pilote la charge électrique de ladite batterie au moyen desdites cellules photovoltaïques de ladite surface et/ou desdites cellules photovoltaïques de ladite toile solaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : le figure 1 est une représentation schématique en vue de coté d'un véhicule comportant une toile solaire selon l'invention ; la figure 2 est une représentation en perspective de la toile solaire selon l'invention en position 30 repliée dans son élément de stockage; la figure 3 illustre un premier mode de réalisation de l'architecture électrique de la toile solaire reliée à la batterie d'alimentation permettant de fournir une énergie électrique au véhicule ; 35 la figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'architecture électrique de la toile solaire reliée à la batterie d'alimentation permettant de fournir une énergie électrique au véhicule. Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence sauf précision 5 contraire. La figure 1 est une représentation schématique en vue de côté d'un véhicule automobile comportant une toile solaire selon l'invention. La figure 1 illustre particulièrement un véhicule 10 automobile 1 en mode parking recouvert d'une toile solaire 10 selon l'invention. La toile solaire 10 comporte une pluralité de cellules photovoltaïques (non représentée) réparties uniformément sur la surface de la toile solaire 10, dont 15 le nombre de cellules sur la toile est limité en fonction de la tension maximale en sortie désirée par le constructeur automobile. Les cellules photovoltaïques sont des cellules de type organiques reliées en série et dont le circuit 20 électrique sera détaillé dans les figures suivantes. Le rendement de ce type de cellule est aujourd'hui de 5%, on privilégiera par conséquent un mode de recouvrement permettant d'obtenir une surface de cellules photovoltaïques la plus grande possible. La toile solaire 25 10 est amovible entre une position déployée dans laquelle la toile 10 recouvre au moins partiellement le véhicule 1, telle que représentée sur la figure 1, et une position repliée dans laquelle la toile solaire 10 est enroulée et stockée au moyen d'un enrouleur 2 dans un espace de 30 rangement 7 pouvant être, par exemple, le coffre du véhicule 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Selon ce premier mode de réalisation, la toile solaire 10 en position déployée recouvre le coffre, le 35 toit et le capot du véhicule 1. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la toile solaire 10 peut recouvrir une surface plus importante du véhicule, c'est-à-dire qu'elle peut recouvrir en plus de la surface déjà mentionnée les flancs, les roues ainsi que les pare-chocs du véhicule 1 afin de maximiser la surface recouverte du véhicule par la toile solaire 10. La toile solaire 10 passe de sa position repliée à sa position déployée en tirant sur des anneaux 3 provoquant un déroulement de la toile 10 de l'enrouleur 2, les anneaux 3 étant maintenus, lorsque la toile 10 est en position déployée, par des moyens de fixation 4 présents, par exemple, dans la partie basse du pare-chocs avant 16, afin d'éviter un repliement intempestif de la toile 10 ou éventuellement son envolement lors de rafales de vent. La toile 10 peut être maintenue en position déployée par une pluralité de moyens de fixation 4 disposés sur le pourtour du véhicule 1 dans le cas où la toile solaire recouvre également les flancs du véhicule 1 ; dans ce cas, la toile 10 comportera des moyens permettant son accroche aux moyens de fixation 4. L'enrouleur 2 comporte un socle 8 permettant de positionner l'enrouleur 2 sur le plancher 6 du véhicule 1, le socle 8 étant fixé au véhicule 1 au moyen d'une barre télescopique 9 dont chaque extrémité comporte un disque métallique 21 permettant d'assurer le serrage contre la caisse du véhicule 1. Afin d'autoriser le déploiement de la toile 10 à l'extérieur du véhicule 1, un espace 5 est laissé libre entre le coffre 7 et le pare-chocs arrière 11 du véhicule 1 ; cet espace 5 étant comblé par un cache 17 amovible lorsque la toile 10 est en position repliée. Selon différents modes de réalisation, le cache 17 amovible peut être coulissant à l'intérieur du coffre, du pare-chocs, ramené en position fermée manuellement ou encore au moyen d'un ressort, peut pivoter au moyen d'une charnière 12 et être maintenu en position fermée au moyen par exemple d'aimants et/ou d'une serrure, ce dernier mode de réalisation étant représenté en référence à la figure 1. La toile solaire 10 comporte un connecteur 13 relié à un connecteur 14 d'une batterie de stockage du véhicule 1. Les connecteurs 13 et 14 sont des connecteurs électriques de type �maréchal� utilisés typiquement pour la recharge des véhicules électriques, les connecteurs 13 et 14 étant pourvus d'un volet rabattable sur les fiches de puissances lorsqu'ils ne sont pas connectés. L'utilisation des connecteurs 13 et 14 autorise alors le démontage de la toile solaire du véhicule rendant le dispositif entièrement démontable si besoin. Selon un mode avantageux de l'invention, la toile solaire 10 comporte une ouverture ou une zone transparente dépourvue de cellules photovoltaïques permettant aux rayons solaires d'atteindre la surface du véhicule 1. Avantageusement cette ouverture est située au niveau du toit 31 du véhicule 1 ou dans une zone fortement ensoleillée du véhicule. Il est alors avantageux de coupler avec les cellules photovoltaïques organiques de la toile solaire 10, dont le rendement est de l'ordre 5%, des cellules photovoltaïques de base silicium, dont le rendement est de l'ordre 10%, disposées sur le toit 31 du véhicule 1 ou sur n'importe quelle autre surface du véhicule fortement ensoleillée. Ainsi, l'ouverture de la toile solaire 10 permet de profiter de la surface du toit 31 du véhicule 1 recouverte avec des cellules photovoltaïques de base silicium de meilleur rendement. La figure 2 est une représentation en perspective de la toile solaire 10 selon l'invention en position repliée dans son élément de stockage. Sur la figure 2, la toile solaire 10 est enroulée dans l'enrouleur 2. L'enrouleur 2 comporte au niveau du socle 8 des vis sans fin 22 et 23 reliées à l'une de leur extrémité à une molette 24, l'autre extrémité des vis sans fin 22 et 23 étant reliée à un disque métallique 21. La molette 24 est solidaire de deux pièces filetées 25 et 26, l'ensemble formant ainsi une liaison glissière hélicoïdale avec les vis sans fin 22 et 23. Les vis sans fin 22 et 23 sont maintenues dans le socle 8 au moyen des pièces filetées 27 et 28 solidaire du socle 8 par soudage, collage ou autre moyen équivalent. Les pièces filetées 27 et 28 forment une liaison glissière hélicoïdale avec les vis sans fin 22 et 23 permettant à la barre télescopique 9 d'avoir une liaison rigide avec le socle 8. Ainsi, le mouvement de rotation de la molette 24 est transformé en mouvement de translation des vis sans fin 22 et 23 de façon à assurer le serrage du socle 8 contre la caisse du véhicule au moyen des disques métalliques 21 situés au niveau de chaque extrémité de la barre télescopique 9. La figure 3 illustre un premier mode de réalisation de l'architecture électrique de la toile solaire 10 reliée à la batterie 15 d'alimentation permettant de fournir une énergie électrique au véhicule. La toile solaire 10 comporte une pluralité de cellules photovoltaïques 32 de types organiques reliées en série ; les cellules photovoltaïques 32 de la toile 10 étant reliées par un circuit électrique 30 à la batterie 15 d'alimentation du véhicule au moyen des connecteurs 13 et 14. Un calculateur 35 assure la gestion électronique de la batterie 15 en pilotant la charge de la batterie 15 par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 36. Lorsque la batterie 15 est chargée, c'est-à-dire lorsque la tension de la batterie 15 a atteint un seuil de tension correspondant à la tension de fin de charge de la batterie 15, alors le calculateur 35 commande l'ouverture de l'interrupteur commandé 36. La figure 3 illustre particulièrement le mode avantageux décrit précédemment en référence à la figure 1 dans lequel on couple l'utilisation d'une toile solaire 10 avec une pluralité de cellules photovoltaïques 33 de base silicium reliées en série montée sur le toit 31 du véhicule ; les cellules 33 étant reliées par un circuit électrique à la batterie 15 d'alimentation du véhicule au moyen de connecteurs 13 et 14. Le circuit électrique 30 comporte également deux diodes 34 entre chaque série de cellules photovoltaïques 32 et 33 et la batterie 15 dont l'anode est dirigée vers le connecteur 14. Dans ce premier mode de réalisation de l'architecture électrique, il est nécessaire de disposer d'une tension de sortie des cellules photovoltaïques supérieure à la tension seuil de fin de charge de la batterie. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'architecture électrique de la toile solaire 10 reliée à la batterie 15 d'alimentation permettant de fournir une énergie électrique au véhicule. Dans ce second mode de réalisation de l'architecture électrique, l'utilisation d'un convertisseur de type DC/DC 40 permet de s'affranchir de l'utilisation d'un interrupteur commandé 36 et d'utiliser les cellules photovoltaïques avec n'importe quelle tension à vide. Dans ce mode de réalisation, le calculateur 35 assure la gestion électronique de la batterie 15 par l'intermédiaire du convertisseur DC/DC 40. Lorsque la tension de la batterie 15 a atteint un certain seuil de tension correspondant à la tension de fin de charge de la batterie 15, le calculateur 35 coupe la charge de la batterie par l'intermédiaire du convertisseur DC/DC 40. Dans un autre mode de réalisation, la charge de la batterie est pilotée par le calculateur au moyen de deux convertisseurs DC/DC, un convertisseur DC/DC pour chaque source électrique solaire. Ainsi, la toile solaire selon l'invention permet d'augmenter significativement la surface d'un véhicule couverte par des cellules photovoltaïques lorsque celui-ci est en repos, ou en mode parking. La surface du véhicule recouverte par des cellules solaires passe alors de 1m2 à 4m2, ce qui permet de récupérer une quantité d'énergie beaucoup plus importante et plus significative. Grâce au développement technologique à venir, le rendement des cellules photovoltaïques organiques passera de 5% à un rendement de l'ordre de 10% ce qui permettra de disposer d'une énergie électrique issue de l'énergie solaire encore plus significative. D'autre part, la toile solaire selon l'invention permet de combiner d'une part l'utilisation de cellules photovoltaïques organiques et d'autre part des cellules photovoltaïques de base silicium dont le rendement est actuellement deux fois supérieur au rendement des cellules photovoltaïques organiques. La combinaison des deux technologies de cellules solaires complétée par une grande surface de recouvrement du véhicule permet aujourd'hui de récupérer une énergie électrique moyenne annuelle de l'ordre de 600Wh/j. L'invention a été principalement décrite avec un enrouleur, comme élément de stockage de la toile solaire, disposé dans le coffre du véhicule ; toutefois, il est également possible d'intégrer l'enrouleur dans les pare- chocs ou encore dans la partie basse de la caisse du véhicule en regard du pare-chocs par des moyens de fixation solidaires du pare-chocs et/ou de la caisse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Il est également possible d'utiliser une bâche ou une toile solaire comportant des cellules photovoltaïques organiques pour recouvrir une remorque de voiture, de camion ou encore un bus et qui pourrait comporter éventuellement une ouverture si le véhicule est équipé de cellules solaires de base silicium sur la carrosserie. REVENDICATIONS1. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1), dont la forme est adaptée pour recouvrir au moins partiellement le véhicule (1) lorsque ladite toile solaire (10) est dépliée, caractérisée en ce qu'elle comporte : une pluralité de cellules photovoltaïques (32) ; 10 au moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque (32) et transparente aux rayons solaires. 2. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite au 15 moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque (32) et transparente aux rayons solaires est une zone découpée dans ladite toile solaire (10). 3. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1) 20 selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que ladite pluralité de cellules photovoltaïques (32) est formée de cellules photovoltaïques organiques. 4. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1) 25 selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les cellules de ladite pluralité de cellules photovoltaïques (32) sont reliées en série. 5. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1) 30 selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la forme de ladite toile solaire (10) est adaptée pour recouvrir entièrement le véhicule (1). 6. Toile solaire (10) de véhicule automobile (1) 35 selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ladite toile solaire (10) comporte des moyens d'accroche aptes à coopérer avec des moyens de fixation(4) sur les flancs du véhicule (1) et/ou sur les pare-chocs (11, 16) du véhicule (1) de sorte que ladite toile (10) est maintenue dépliée. 7. Enrouleur (2) apte à être disposé dans un espace de rangement (7, 11, 16) d'un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour enrouler une toile solaire (10) selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Véhicule automobile (1) caractérisé en ce qu'il comporte une toile solaire (10) selon l'une des revendications 1 à 6 et une surface (31) recouverte de cellules photovoltaïques (33), ladite surface (31) coïncidant avec ladite au moins une zone dépourvue de cellule photovoltaïque (32) de ladite toile solaire (10). 9. Véhicule automobile (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite toile solaire (10) charge électriquement une batterie (15) d'alimentation du véhicule (1), ladite charge électrique de ladite batterie (15) étant pilotée par un calculateur (34). 10. Véhicule automobile (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce ledit calculateur (34) pilote la charge électrique de ladite batterie (15) au moyen desdites cellules photovoltaïques (33) de ladite surface (31) et/ou desdites cellules photovoltaïques (32) de ladite toile solaire (10).