Brevet FR2983616A1 — publié le 20130607

Dispositif de recharge de batteries électriques La présente invention est relative aux dispositifs de recharge de batteries électriques. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de recharge pour recharger des batteries électriques destinées à des véhicules légers à assistance électrique, le dispositif comprenant une enceinte, au moins un chargeur, une pluralité de logements, chacun adapté pour recevoir une batterie. Ce dispositif est destiné à être utilisé en mode 'libre-service' par des utilisateurs utilisant un vélo à assistance électrique ou un scooter électrique. Pour éviter d'avoir à attendre le temps nécessaire à la recharge d'une batterie, un utilisateur peut ainsi restituer une batterie déchargée et prélever une batterie chargée. On peut donc aussi qualifier le dispositif de recharge de dispositif de distribution ou de dispositif d'échange de batteries, ou encore de 'borne de distribution' de batteries. On connait déjà, par exemple du document US6498457, des dispositifs de recharge de batteries électriques. Dans ce document, chaque batterie est verrouillée dans la position de recharge par un mécanisme électromécanique qui coopère directement avec chaque batterie. Ce type de mécanisme électromécanique est complexe et doit être adapté aux caractéristiques géométriques de chaque type de batterie qui peut être accepté par le dispositif de recharge. La présente invention a notamment pour but de 30 simplifier la fonction de verrouillage et d'autoriser l'acceptation de plusieurs types de batteries différents dans un dispositif de recharge particulier. A cet effet, l'invention propose un dispositif de recharge comprenant une enceinte, au moins un chargeur, une 35 unité de commande, une pluralité de logements, chacun adapté pour recevoir une batterie, avec une ouverture ouverte vers l'extérieur pour introduire et/ou retirer ladite batterie ; chaque logement est équipé d'un portillon individuel fermant ladite ouverture, ledit portillon coopérant avec un système de verrouillage commandé par l'unité de commande et adapté pour maintenir le portillon dans une position fermée, de sorte que l'accès audit logement est interdit excepté lorsque l'unité de commande désactive ledit système de verrouillage. Grâce à ces dispositions, l'accès aux batteries est 10 restreint aux utilisateurs légitimes des batteries et on empêche tout tiers d'accéder aux logements contenant les batteries. Les actes de vols et/ou de malveillance peuvent ainsi être évités. De plus, les logements peuvent être configurés pour recevoir différents types de batteries, 15 sans nécessiter d'adapter le portillon et son système de verrouillage qui conviennent pour différents types de batteries acceptés par le dispositif de recharge. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à 20 l'autre des dispositions qui suivent. Selon un aspect de l'invention, le système de verrouillage peut comprendre un électro-aimant et un aimant permanent. Moyennant quoi la fonction est réalisée simplement et sa fiabilité est satisfaisante. 25 Selon un autre aspect de l'invention, l'aimant permanent attire le portillon dans la position fermée créant une première force supérieure à une force prédéterminée, et l'électro-aimant génère, lorsqu'il est alimenté par l'unité de commande, un champ magnétique qui 30 crée une autre force opposée à cette première force. Ainsi, le verrouillage reste garanti en l'absence d'énergie électrique et le dispositif de recharge est sécurisé contre des tentatives d'accès non autorisés. Selon un autre aspect de l'invention, le portillon 35 est en matière métallique, de sorte que l'aimant permanent attire le portillon et le verrouille dans la position fermée. Moyennant quoi le portillon est robuste vis-à-vis des agressions et coopère simplement avec l'aimant permanent et l'électro-aimant. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif 5 de recharge peut comprendre en outre au moins un témoin lumineux pour chaque logement, ledit témoin étant commandé par l'unité de commande dans un état activé lorsque le système de verrouillage déverrouille le portillon du logement correspondant. On indique ainsi à un utilisateur 10 quel logement peut être ouvert. Selon un autre aspect de l'invention, les portillons sont agencés sur une façade de l'enceinte, et chaque portillon repose sur une portée lorsqu'il est en position fermée, et ladite portée est en retrait de la 15 façade au moins sur un pourtour au voisinage du portillon. On évite ainsi qu'un utilisateur non autorisé ne puisse insérer un outil pour tenter d'ouvrir le portillon par effraction. Selon un autre aspect de l'invention, chaque 20 logement comprend un socle de connexion adapté pour recevoir par engagement un connecteur de la batterie. Ce qui est un moyen simple et efficace pour établir la connexion électrique adéquate entre le dispositif de recharge et la batterie. 25 Selon un autre aspect de l'invention, l'unité de commande comprend une entrée de mesure de la tension pour chaque batterie et la présence de chaque batterie est détectée par l'apparition d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé sur une des bornes du socle de 30 connexion. Ce qui est un moyen simple et fiable de détecter la présence et/ou l'absence d'une batterie. Selon un autre aspect de l'invention, chaque logement comprend des moyens de guidage de la batterie. Ce qui permet de faciliter l'insertion de la batterie dans le 35 logement. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de recharge peut comprendre un mode maintenance dans lequel tous les systèmes de verrouillage des portillons peuvent être déverrouillés simultanément. Ainsi la maintenance est facilitée. Selon un autre aspect de l'invention, la position fermée du portillon est détectée par un capteur de position. Moyennant quoi l'unité de commande peut vérifier que le portillon est en position fermée. De plus, l'invention concerne également un procédé pour charger et mettre à disposition des batteries électriques, ayant une pluralité de logements, chaque logement ayant un portillon de fermeture avec un système de verrouillage en position fermée, le procédé comprenant les 15 étapes : a- identifier un utilisateur autorisé, b- identifier au moins un premier logement pouvant recevoir une batterie à recharger, c- déverrouiller le portillon correspondant à ce 20 premier logement, d- vérifier l'insertion d'une batterie dans ce premier logement par une détection de présence électrique, e- re-verrouiller le portillon du premier logement, f- identifier un second logement contenant une 25 batterie chargée, de préférence la plus chargée, g- déverrouiller le portillon correspondant à ce second logement, h- vérifier le retrait de la batterie de ce second logement, 30 i- re-verrouiller le portillon du second logement. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en 35 regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de face d'un dispositif de recharge selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de coté du dispositif de recharge de la Figure 1, - les figures 3a,3b et 3c représentent plus en détails une zone de portillon et un logement, vus respectivement de face, de dessus et de profil, - la figure 4 est une vue en perspective d'un logement ouvert, - la figure 5 représente l'interface de connexion, - le figure 6 représente un synoptique électrique partiel du système de recharge, - la figure 7 est une vue de détail du système de verrouillage. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de recharge 1, pour recharger des batteries électriques 2, par exemple destinées à des véhicules légers à assistance 20 électrique. Ce type de dispositif comprend une enceinte 10, aussi appelée enveloppe extérieure. Cette enceinte a, dans l'exemple illustré, une forme parallélépipédique avec une façade 10a, une face arrière 10c et des cotés 10b. Le dispositif de recharge 1 peut être désigné par le terme 25 'baie' ou 'armoire'. Le dispositif de recharge peut aussi être appelé 'borne' de recharge ou 'station' de recharge sans que cette liste de terme soit limitative. Le dispositif de recharge est raccordé au réseau électrique au moyen d'une prise 12. 30 Le dispositif de recharge comprend une pluralité de logements 3, chacun adapté pour recevoir une batterie 2, avec une ouverture 30 ouverte vers l'extérieur. Ladite ouverture 30 sert en particulier pour introduire une batterie dans le logement et/ou retirer une batterie du 35 logement. Le logement 3 peut aussi être désigné par le terme d'emplacement, de 'compartiment' ou de 'cellule'. Comme illustré aux figures 1-4, chaque logement 3 est équipé d'un portillon 6 individuel, monté pivotant autour d'un axe X (vertical dans l'exemple illustré). Ledit 5 portillon 6 est adapté pour fermer l'ouverture 30 du portillon, ou au moins pour en interdire l'accès par une main d'un utilisateur. Ledit portillon 6 est donc mobile entre une position fermée et une position ouverte (repérée 62) qui autorise l'insertion et/ou le retrait d'une 10 batterie. De plus, le dispositif de recharge comprend au moins un chargeur 4 pouvant recharger les batteries 2 présentes dans le meuble. Il peut y avoir plusieurs chargeurs 4, par exemple un chargeur pour un groupe de 15 batterie. Il peut aussi y avoir un chargeur dédié à chaque logement pour recharger la batterie du logement. Dans ce cas, on peut même utiliser le type de chargeur qui est utilisé pour recharger la batterie lorsque celle-ci est en place dans le véhicule léger à assistance électrique. 20 En outre, le dispositif de recharge comprend au moins une unité de commande 8 dont les fonctions seront vues plus loin. Ledit portillon 6 coopère avec un système de verrouillage 5 commandé par l'unité de commande 8. Ce 25 système de verrouillage 5 est adapté pour maintenir le portillon dans une position fermée. Ainsi l'accès au logement 3, fermé par le portillon 6, est interdit excepté lorsque l'unité de commande désactive ledit système de verrouillage 5. 30 Ce système de verrouillage 5 comprend, sur la partie fixe, un aimant permanent 51 et un électro-aimant 52. Comme illustré sur la Figure 7, l'aimant permanent 51 génère un premier champ magnétique B1 de manière permanente. De son côté, l'électro-aimant 52 est adapté 35 pour pouvoir générer un second champ magnétique B2 opposé au premier champ magnétique B1, lorsqu'il est alimenté par l'unité de commande 8. Sur la partie mobile, i.e. le portillon 6, est disposée au moins une portion aux propriétés 5 ferromagnétiques, en vis-à-vis du système de verrouillage 5. De manière préférentielle, le portillon 6 est fabriqué en matière métallique, par exemple en acier, ou en tout matériau métallique aux propriétés ferromagnétiques. 10 Le portillon 6 comprend une languette 61, faisant saillie vers l'extérieur ; cette languette 61 peut être fabriquée de manière intégrale avec le corps du portillon, elle est de préférence plate et sans prise. De plus, le portillon 6 sera de préférence opaque 15 et son épaisseur peut être choisie pour rendre très difficile sa fracturation. En l'absence de commande électrique, l'aimant permanent 51, grâce champ magnétique B1, attire et/ou maintient le portillon 6 dans la position fermée en créant 20 une première force supérieure à une force prédéterminée. Il n'est alors pas possible d'ouvrir le portillon 6, car la languette 61 ne présente pas de prise pour les doigts d'une main. Lorsque l'électro-aimant 52 est alimenté par 25 l'unité de commande 8, créée, grâce au champ magnétique B2, opposé au premier champ B1, une autre force opposée à cette première force. Alors la somme des forces est sensiblement nulle et le portillon peut être ouvert. Il est à noter qu'un aimant supplémentaire 16 30 optionnel, de force limitée, permet de maintenir le portillon 6 en position fermée. La préhension de la languette 61 permet un à utilisateur de vaincre facilement la force de cet aimant supplémentaire. En outre, il peut être prévu, pour favoriser le retour automatique du 35 portillon vers la position fermée, un rappel élastique (non représenté) ou une légère inclinaison de l'axe X. De plus chaque logement comprend un socle de connexion 35 agencé dans le fond 31 du logement 3. Le socle de connexion 35 est adapté pour recevoir par engagement un 5 connecteur 25 complémentaire agencé sur la face arrière de la batterie 2. On réalise ainsi un couplage simple et efficace pour établir la connexion électrique adéquate entre le dispositif de recharge et la batterie. La connexion est illustrée en détails sur la figure 5. La 10 connexion comprend deux broches de puissance '+' et '-' complétées par quatre broches de type signal. Parmi ces broches de type signal, une broche 17 permet à l'unité de commande 8 de mesurer la tension de la batterie. L'unité de commande 8 comprend une entrée de mesure 15 17a de la tension pour chaque batterie et la présence de chaque batterie est détectée par l'apparition d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé sur une des bornes du socle de connexion 35. Dans l'exemple illustré, pour des batteries de type 20 '48 Volts', la tension seuil sera de l'ordre de 40 volts. L'absence de batterie sera déclarée si la tension lue est inférieure à 10 volts. Avantageusement, la batterie peut coopérer avec son logement par un système de guidage 9. Chaque logement peut 25 comprendre des moyens de guidage 9b, coopérant avec des moyens de guidage 9a complémentaires sur la partie inférieure de la batterie, par exemple formé comme des rails de guidage comme illustré. Préférentiellement une partie en forme de rampe permet de faciliter l'insertion de 30 la batterie, une large tolérance étant admise à l'entrée de la batterie, et la fin de l'insertion présentant une tolérance plus réduite pour faciliter l'engagement du connecteur 25 dans le socle 35 en fin de course. De plus, le dispositif de recharge comprend des 35 témoins lumineux 7 associés à chaque logement. Pour chaque logement, un premier témoin 7a restitue l'état de charge de la batterie, et un deuxième témoin 7b restitue l'état de verrouillage ou déverrouillage du portillon donnant accès au logement. Ledit témoin 7b est commandé par l'unité de commande 8 dans un état activé lorsque le portillon du logement correspondant est déverrouillé, par exemple allumé fixe, ou clignotant rapidement. Selon un aspect avantageux de l'invention, les 10 portillons 6 sont agencés sur la façade 10a de l'enceinte, et chaque portillon repose sur une portée 14 lorsqu'il est en position fermée. Ladite portée 14 est agencée en retrait de la façade 10 au moins sur un pourtour au voisinage du portillon, comme ceci est visible en particulier sur les 15 figures 3b et 3c. On évite ainsi qu'un utilisateur non autorisé ne puisse insérer un outil pour tenter d'ouvrir le portillon par effraction. En outre, le dispositif de recharge 1 peut comprendre un mode maintenance dans lequel tous les 20 systèmes de verrouillage 5 des portillons 6 peuvent être déverrouillés simultanément, ce qui permet de faciliter la maintenance, en ouvrant tous les portillons. Selon un autre aspect de l'invention, la position fermée du portillon est détectée par un capteur de position 25 15. Moyennant quoi l'unité de commande peut vérifier, au moyen de l'entrée 15a que le portillon 6 est en position fermée, en particulier pour vérifier la séquence décrite plus loin. Sur la figure 6 est illustrée une partie de l'unité 30 de commande 8 relative à un logement, cette partie est dupliquée pour chaque logement, sauf le cas échéant pour des éléments qui peuvent être mis en commun, comme le chargeur 4. L'unité de commande 8 comprend une entrée de 35 lecture de la position fermée 15a du portillon, une entrée de lecture de la tension de la batterie 17a, une sortie pour piloter l'électro-aimant 52 du système de verrouillage 5, une sortie 40 de commande du chargeur, des sorties de commande des témoins 7a,7b. Le dispositif de recharge peut être installé de manière fixe ou amovible auquel cas il peut être équipé de roues 11. Le dispositif de recharge 1 peut être équipé d'une interface de lecture 18 qui permet d'identifier un utilisateur autorisé à pratiquer un échange de batteries. L'utilisateur porte une clé, une clé électronique, un identifiant à transpondeur ou RFID qui peut être reconnu par l'interface de lecture. L'autorisation pourrait aussi résulter d'un échange de communications impliquant par exemple un téléphone portable détenu par l'utilisateur. Pour faciliter la manutention de la batterie 2, il peut être prévu une poignée 21 pivotante. Dans l'exemple illustré ici, les batteries utilisées pèsent typiquement entre 2 et 10 kilogrammes, avec une capacité entre 3 et 15 Ah sous 48 volts. Ce type de batterie est un article représentant une valeur significative et il peut faire l'objet de convoitise. Le dispositif de recharge 1 fonctionne comme suit. Tout d'abord, un utilisateur autorisé s'identifie auprès du dispositif de recharge au moyen d'un identifiant présenté à l'interface de lecture 18 ou par une transaction adéquate. Puis l'unité de commande 8 identifie au moins un premier logement pouvant recevoir la batterie à recharger présentée par l'utilisateur. Ensuite, l'unité de commande 8 déverrouille le portillon correspondant à ce premier logement. Puis l'unité de commande 8 vérifie l'insertion d'une batterie dans ce premier logement par une détection de présence électrique, et peut vérifier le cas échéant que le type de batterie est correct. Puis l'unité de commande 8 re-verrouille le portillon du premier logement. Ensuite l'unité de commande 8 identifie un second logement contenant une batterie chargée, de préférence la plus chargée de celles qui sont disponibles dans le dispositif de recharge. Puis l'unité de commande 8 déverrouille le portillon correspondant à ce second logement, et vérifie le retrait de la batterie de ce second logement. Finalement l'unité de commande 8 re-verrouille le portillon du second logement. Grâce à ce dispositif et au procédé décrit ci avant, on obtient un dispositif de recharge 1 de batteries qui peut être installé en mode 'libre-service' dans un lieu public, qui est protégé des actes de vol ou de malveillance et qui propose un service efficace pour les utilisateurs légitimes. REVENDICATIONS1. Dispositif de recharge de batteries électriques (1), pour recharger des batteries électriques (2) destinées 5 à des véhicules légers à assistance électrique, le dispositif comprenant : - une enceinte (10), - au moins un chargeur (4), - une unité de commande (8), 10 - une pluralité de logements (3), chacun adapté pour recevoir une batterie (2), avec une ouverture (30) ouverte vers l'extérieur pour introduire et/ou retirer ladite batterie, dans lequel chaque logement est équipé d'un portillon (6) 15 individuel fermant ladite ouverture, ledit portillon (6) coopérant avec un système de verrouillage (5) commandé par l'unité de commande et adapté pour maintenir le portillon dans une position fermée, de sorte que l'accès audit logement est interdit excepté 20 lorsque l'unité de commande désactive ledit système de verrouillage. 2. Dispositif de recharge de batteries selon la revendication 1, dans lequel le système de verrouillage (5) comprend un électro-aimant (52) et un aimant permanent 25 (51). 3. Dispositif de recharge de batteries selon la revendication 2, dans lequel l'aimant permanent (51) attire le portillon dans la position fermée créant une première force supérieure à une force prédéterminée, et dans lequel 30 l'électro-aimant (52) génère, lorsqu'il est alimenté par l'unité de commande, un champ magnétique (B2) qui crée une autre force opposée à cette première force. 4. Dispositif de recharge de batteries selon la revendication 3, dans lequel le portillon est en matière 35 métallique, de sorte que l'aimant permanent attire le portillon et le verrouille dans la position fermée. 5. Dispositif de recharge de batteries selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre au moins un témoin lumineux (7) pour chaque logement, ledit témoin étant commandé par l'unité de commande (8) dans un état activé lorsque le système de verrouillage déverrouille le portillon du logement correspondant. 6. Dispositif de recharge de batteries selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les portillons (6) sont agencés sur une façade (10a) de l'enceinte, et dans lequel chaque portillon repose sur une portée (14) lorsqu'il est en position fermée et ladite portée est en retrait de la façade au moins sur un pourtour au voisinage du portillon. 7. Dispositif de recharge de batteries selon l'une 15 des revendications 1 à 6, dans lequel chaque logement comprend un socle de connexion (35) adapté pour recevoir par engagement un connecteur (25) de la batterie. 8. Dispositif de recharge de batteries selon la revendication 7, dans lequel l'unité de commande (8) 20 comprend une entrée de mesure (16) de la tension pour chaque batterie et la présence de chaque batterie est détectée par l'apparition d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé sur une des bornes du socle de connexion (35). 25 9. Dispositif de recharge de batteries selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque logement comprend des moyens de guidage (9b) de la batterie. 10. Procédé pour charger et mettre à disposition des batteries électriques, ayant une pluralité de logements, 30 chaque logement ayant un portillon de fermeture avec un système de verrouillage en position fermée, le procédé comprenant les étapes : a- identifier un utilisateur autorisé, b- identifier au moins un premier logement pouvant 35 recevoir une batterie à recharger, c- déverrouiller le portillon correspondant à ce premier logement,d- vérifier l'insertion d'une batterie dans ce premier logement par une détection de présence électrique, e- re-verrouiller le portillon du premier logement. f- identifier un second logement contenant une 5 batterie chargée, de préférence la plus chargée, g- déverrouiller le portillon correspondant à ce second logement, h- vérifier le retrait de la batterie de ce second logement, 10 i- re-verrouiller le portillon du second logement.