Brevet FR2959886A1 — publié le 20111111

CAPTEUR DE CHAUSSEE SANS FIL La présente invention se rapporte à un capteur de chaussée sans fil. Dans le document FR-2.859.021, on a décrit un capteur de chaussée permettant de mesurer l'état de surface d'une chaussée, et notamment de déterminer la température de congélation en surface de la chaussée. Ce capteur est disposé dans un boîtier intégré dans la chaussée de manière à placer le capteur à proximité de la surface de la chaussée. Généralement, une chaussée est équipée de plusieurs capteurs distants du bord de la chaussée, chacun étant relié via un réseau filaire à une armoire placée en bordure de chaussée et permettant de traiter les valeurs relevées par les différents capteurs et éventuellement de les transmettre à un poste de contrôle. Le faisceau filaire permet d'alimenter en électricité les capteurs et de transmettre des informations, notamment les données relevées par les capteurs. Ce réseau filaire nécessite une infrastructure conséquente. Ainsi, il est nécessaire de réaliser des saignées dans la chaussée pour enfouir ce réseau filaire. Ces saignées tendent à fragiliser la chaussée et sont relativement coûteuses et longues à mettre en oeuvre. Pour supprimer une partie du réseau filaire, on prévoit au niveau de chaque boîtier des moyens de communication sans fil qui permettent de transmettre des informations entre le capteur et un poste de contrôle. Cependant, les capteurs ont toujours besoin d'être alimentés en électricité. Il est possible de prévoir des moyens de stockage de l'électricité (piles, batteries ou autres) au niveau du boîtier pour rendre autonome chaque capteur. Toutefois, ces moyens de stockage de l'électricité ont une durée de vie limitée. Pour augmenter cette durée de vie, on peut prévoir des moyens pour recharger les moyens de stockage. De manière connue, on peut prévoir au niveau du boîtier des cellules photovoltaïques au niveau de la surface du boîtier. Cependant, cette solution n'est pas optimale compte tenu du caractère aléatoire et saisonnier des périodes d'ensoleillement et donc de recharge des moyens de stockage. On connaît d'après le document WO-2008/127823 un dispositif utilisant le passage des véhicules sur une chaussée pour produire de l'électricité. Ce dispositif comprend des plaques placées en surface de la chaussée, aptes à se déplacer selon la direction verticale, ce faible mouvement étant transformé en courant électrique. Selon un mode de réalisation, chaque plaque est reliée à un aimant permanent qui se translate par rapport à un solénoïde produisant un courant induit. Un tel agencement n'est pas suffisamment performant pour assurer la recharge des moyens de stockage. Aussi, la présente invention vise à optimiser les moyens pour recharger les moyens de stockage de l'énergie électrique nécessaire à l'alimentation d'un capteur de chaussée. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de chaussée comprenant un boîtier avec des moyens pour mesurer au moins une caractéristique, des moyens de contrôle, des moyens de communication sans fil, des moyens pour stocker de l'énergie électrique et des moyens pour recharger lesdits moyens de stockage, caractérisé en ce que les moyens de recharge comprennent un premier convertisseur comportant deux chambres séparées par une membrane souple à laquelle est relié un aimant permanent mobile par rapport à un solénoïde, l'une des deux chambres comportant au moins une paroi déformable disposée dans le plan de la surface de roulage de la chaussée. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un capteur de 5 chaussée selon l'invention, et - la figure 2 est une coupe illustrant en détails des moyens pour générer un courant électrique selon l'invention à partir du roulage des véhicules. Sur la figure 1, on a représenté en 10 une chaussée avec une surface de roulage 12 sur laquelle une roue 14 d'un véhicule est partiellement illustrée. 10 Cette chaussée est équipée d'au moins un capteur de chaussée 16 selon l'invention. Ce capteur de chaussée comprend une première partie, appelée par la suite sabot 18, intégrée dans la chaussée et définissant un contenant dans lequel est placée une seconde partie 20 appelée par la suite boîtier. 15 Le sabot 18 comprend des parois latérales et un fond de manière à délimiter un volume avec une ouverture disposée au niveau de la surface de roulage 12 de la chaussée. Ce sabot 18 peut être réalisé en matière plastique. Il peut être détruit lors de la réfection de la chaussée, notamment lorsque cette dernière est rabotée. 20 Le boîtier 20 définit une enceinte sensiblement étanche avec une surface supérieure 22 apte à être disposée au niveau de la surface de roulage 12 et dont la forme correspond à l'ouverture du sabot 18. Le boîtier 20 est immobilisé par tous moyens appropriés dans le sabot 18. Il peut être réalisé en matière plastique, en matériau composite ou en métal. 25 Le boîtier peut avoir des formes extérieures qui coopèrent avec les formes intérieures du sabot. Ainsi, l'invention couvre toutes les formes de boîtier et de sabot et tous les moyens pour les maintenir l'un dans l'autre. Le fait de réaliser le capteur en deux parties permet de retirer le boîtier lors de la réfection et de ne laisser intégrer dans la chaussée que le sabot qui est une pièce dont le coût de revient est très nettement inférieur à celui du boîtier complet. Le boîtier 20 comprend des moyens 24 pour mesurer au moins une caractéristique, par exemple la température au niveau de la surface de roulage, des moyens 26 de contrôle, des moyens 28 de communication, des moyens 30 pour stocker de l'énergie électrique et des moyens 32 pour recharger lesdits moyens 30 de stockage. A titre d'exemple, les moyens 24 pour mesurer au moins une caractéristique peuvent être une sonde de température ou un système de mesure tel que défini dans le document FR-2.859.021. Les moyens 26 de contrôle peuvent être des composants électroniques, par exemple un microcontrôleur permettant de collecter les valeurs mesurées par les moyens 24 de mesure, éventuellement de les analyser et/ou les traiter et de les transmettre via les moyens 28 de communication à au moins un point distant, notamment à un poste de contrôle distant. Avantageusement, les moyens 26 peuvent être utilisés pour contrôler la charge des moyens 30 de stockage et pour commander les moyens 32 de recharge. Les moyens 28 de communication sont de type sans fil et utilisent les ondes électromagnétiques pour transmettre les données ou les informations. Les moyens 30 de stockage de l'énergie électrique sont rechargeables et peuvent se présenter sous forme de piles, de batteries ou autres. Les moyens 24 de mesure, les moyens 26 de contrôle, les moyens 28 de 25 communication et les moyens 30 de stockage ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme du métier et peuvent avoir différentes configurations. Selon l'invention, les moyens 32 de recharge comprennent un premier convertisseur 34 permettant de transformer des vibrations en courant électrique. Ce premier convertisseur 34 comprend deux chambres 36 et 38 séparées par une membrane souple 40 à laquelle est relié un aimant permanent 42 mobile par rapport à un solénoïde 44, l'une des deux chambres 36 comportant au moins une paroi déformable 46 disposée dans le plan de la surface de roulage 12. Les deux chambres 36 et 38 sont sensiblement étanches. Ainsi la déformation de la paroi déformable 46 dont la partie centrale se déplace approximativement selon une direction perpendiculaire à la surface de roulage 12 génère une déformation de la membrane souple 40 ce qui produit un mouvement relatif entre l'aimant permanent 42 et le solénoïde 44 et par conséquent un courant induit au niveau des bornes 48 du solénoïde. Le gaz emprisonné dans la chambre 38 assure la fonction de moyens de rappel à la manière d'un ressort. La paroi déformable 46 doit avoir des propriétés adaptées pour résister à l'usure provoquée par le roulage des véhicules. Selon un mode de réalisation, la paroi déformable 46 est réalisée en caoutchouc vulcanisé (matière proche des pneumatiques) et a une épaisseur de l'ordre de 5 mm. La membrane souple 40 doit être très fine pour bénéficier au mieux du phénomène vibratoire et optimiser la production de l'énergie électrique. Selon un mode de réalisation, la membrane 40 est réalisée en matière plastique de type monofilm et a une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm. Le fait de dissocier la paroi déformable 46 et la membrane souple 40 permet d'optimiser la production de l'électricité grâce à la finesse de ladite membrane tout en ayant une paroi déformable en contact avec les roues des véhicules résistante. Selon un mode de réalisation, le premier convertisseur comprend deux conduits 50 et 52 comprenant chacun à une première extrémité une collerette, l'autre extrémité étant obturée par la paroi déformable 46 pour le premier conduit 50 et étant obturée par un fond pour le second conduit 52. Les conduits 50 et 52 ont des sections identiques et sont disposés l'un à la suite de l'autre, les collerettes étant plaquées l'une contre l'autre. La membrane souple 40 est intercalée entre les conduits 50 et 52 et son bord périphérique est pincé entre les collerettes des conduits 50 et 52. De la sorte la première chambre 36 est délimitée par le premier conduit 50, la paroi déformable 46 et la membrane souple 40 alors que la seconde chambre 38 est délimitée par le second conduit 52 avec un fond et la membrane souple 40. Cet ensemble est solidarisé par tous moyens appropriés au boîtier 20 de manière à ce que la surface extérieure de la paroi déformable 46 (celle opposée à la chambre 36) soit disposée au niveau de la surface supérieure 22 dudit boîtier. Selon un mode de réalisation, l'aimant permanent 42 est fixé sur l'une des faces de la membrane souple notamment celle orientée vers la seconde chambre 38, de préférence au milieu de la membrane souple de manière à obtenir la plus grande amplitude de mouvements. En complément, le solénoïde 44 est fixe et solidarisé au second conduit 52, l'aimant permanent 42 étant disposé à l'intérieur du bobinage du solénoïde 44. Ainsi, le mouvement relatif entre l'aimant permanent 42 et le solénoïde 44 permet de générer un courant induit et une tension aux bornes 48. Ce courant induit est ensuite transmis aux moyens 30 de stockage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens 32 de recharge comprennent également des moyens 54 pour réguler le courant fourni par le premier convertisseur 34 et l'adapter aux moyens 30 de stockage. Selon un autre aspect de l'invention, les moyens 32 de recharge comprennent un deuxième convertisseur 56 sous la forme d'au moins une cellule photovoltaïque permettant de transformer l'énergie lumineuse en courant électrique ainsi qu'un troisième convertisseur 58 sous forme d'un élément de type piézo-électrique apte à transformer une pression en courant électrique, la pression provenant du poids des véhicules circulant sur le capteur de chaussée. Les cellules photovoltciiques sont disposées au niveau de la surface supérieure 22. En parallèle, au moins une partie du troisième convertisseur 58 est disposée au niveau de la surface 22 du boîtier de manière à être en contact avec les roues des véhicules. Le fait de prévoir trois convertisseurs d'énergie 34, 56, 58 permet de diversifier les sources d'approvisionnement en énergie électrique et d'optimiser la recharge des moyens 30 de stockage. Avantageusement, les moyens 54 de régulation permettent de réguler les courants produits par les différents convertisseurs 34, 56 et 58 et de les adapter aux moyens 30 de stockage. Le deuxième convertisseur de type photovoltaïque et le troisième convertisseur de type piézoélectrique ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme 15 du métier. REVENDICATIONS1. Capteur de chaussée comprenant un boîtier avec des moyens (24) pour mesurer au moins une caractéristique, des moyens (26) de contrôle, des moyens (28) de communication sans fil, des moyens (30) pour stocker de l'énergie électrique et des moyens (32) pour recharger lesdits moyens (30) de stockage, caractérisé en ce que les moyens (32) de recharge comprennent un premier convertisseur (34) comportant deux chambres (36, 38) séparées par une membrane souple (40) à laquelle est relié un aimant permanent (42) mobile par rapport à un solénoïde (44), l'une des deux chambres (36) comportant au moins une paroi déformable (46) disposée dans le plan de la surface de roulage (12) de la chaussée. 2. Capteur de chaussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi déformable (46) est réalisée en caoutchouc vulcanisé. 3. Capteur de chaussée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi déformable (46) a une épaisseur de l'ordre de 5 mm. 4. Capteur de chaussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple (40) est réalisée en matière plastique de type monofilm. 5. Capteur de chaussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple (40) a une épaisseur de 20 l'ordre de 0,1 mm. 6. Capteur de chaussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier convertisseur comprend deux conduits (50, 52) comprenant chacun à une première extrémité une collerette, l'autre extrémité étant obturée par la paroi déformable (46) pour le premier 25 conduit (50) et étant obturée par un fond pour le second conduit (52), lamembrane souple (40) étant intercalée entre les conduits (50, 52) et son bord périphérique pincé entre les collerettes desdits conduits (50, 52). 7. Capteur de chaussée selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (32) de recharge comprennent un deuxième convertisseur (56) sous la forme d'au moins une cellule photovoltaïque permettant de transformer l'énergie lumineuse en courant électrique ainsi qu'un troisième convertisseur (58) sous forme d'un élément de type piézo-électrique apte à transformer une pression en courant électrique, la pression provenant du poids des véhicules circulant sur le capteur de chaussée. 8. Capteur de chaussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (32) de recharge comprennent des moyens (54) pour réguler le courant fourni par au moins un convertisseur (34, 56, 58) et l'adapter aux moyens (30) de stockage. 9. Capteur de chaussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une première partie (18) intégrée dans la chaussée et définissant un contenant dans lequel est placée une seconde partie (20) appelée boîtier.