Brevet FR2982966A1 — publié le 20130524

L'invention décrit la réalisation d'un dispositif de routage de données numériques sans fils, autonome en énergie et communiquant des données sans fils. La présente invention se rattache au secteur technique des systèmes de routage de données 5 numériques, autonomes en énergie et transmettant des données sans fils. De nos jours, il devient indispensable de pouvoir avoir accès à Internet, sans fils, depuis n'importe quel endroit. Il est aussi souvent nécessaire de pouvoir s'y connecter à plusieurs en même temps sur un seul et même point d'accès (appelé routeur). Ce point d'accès doit 10 pouvoir être totalement autonome en énergie et libre de tous fils. Il s'agit par exemple d'un accès internet partagé dans un camping isolé, un festival en plein champ, des transferts de données pour l'agriculture, d'un site protégé où aucune tranchée ou câbles ne sont admis, ou encore d'une résidence secondaire sans accès internet filaire (ADSL ou câble). Il s'agit donc de pouvoir utiliser un routeur recevant des données numériques (données internet par 15 exemple) sans fils provenant soit d'un satellite soit d'un réseau cellulaire (communiquant par exemple en 3G), et de permettre à différents utilisateurs 1G de se connecter en même temps, sans fil également (par exemple en WIFI), pour pouvoir recevoir et envoyer des données numériques. De plus, la solution envisagée doit pouvoir être élégante et avoir toutes les fonctions de 20 routage, de transmission et communication des données sans fil, et d'autonomie d'énergie (par exemple un panneau solaire avec batteries 1D et chargeur) intégrées en un seul et même objet. Il existe des systèmes de routage de données numériques sans fil, autonomes en énergie et 25 transmettant des données sans fil. Il s'agit par exemple d'un téléphone Samsung Galaxy S2 programmé en mode « hot spot ». Cependant cette solution utilise uniquement des batteries 1D et n'est donc pas autonome en énergie. De plus, le nombre de personnes pouvant s'y connecter est inférieur à 10. 30 Il existe des systèmes de routage de données numériques sans fil, et transmettant des données sans fil. Par exemple le routeur HSDPA sans fil 3G/Ethernet DIR-457 de la société D-Link. La connectivité sur ce routeur n'est limitée en termes de nombre de personnes pouvant s'y connecter qu'à 254 connexions simultanées. Cependant, il n'existe pas de solution totalement autonome en énergie et totalement intégrée. 35 1 DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention consiste à utiliser le cadre aluminium d'un panneau photovoltaïque lA de structure standard (verre + EVA + cellules solaires + EVA + polymère tricouche) et à y intégrer les objets réalisant les fonctions énumérées ci-dessous : -un chargeur de batterie 1C; -un module de calcul du point de puissance maximale (MPPT -1B- en anglais); -éventuellement un système de surveillance de charge des batteries (BMS en anglais); -des batteries 1D; -un routeur modem lE communiquant vers des réseaux distants sans fils numériques en amont (type réseaux cellulaires : GPRS, GSM, UMTS, HSPA, W-CDMA, EDGE, 2G à 4G, LTE Advanced ; ou bien de type satellitaire : DVB-S2, DVB-RCS, SCPC,...), et vers utilisateurs 1G finaux en aval dans d'autres protocoles de communication qui soient eux non payants (type communication radio WIFI, WIFIMAX, WIBRO, Zigbee, Bluetooth, NPC,...); -éventuellement une ou plusieurs antennes 1F ; à l'intérieur de l'espace vide situé dans le cadre aluminium 4A d'un panneau photovoltaïque lA courant du marché. L'emploi du cadre du module photovoltaïque lA servant à l'autonomie d'énergie permet avantageusement de fournir une solution élégante où tous les éléments ont une partie au moins intégrée au sein du volume du module photovoltaïque. La source d'énergie n'est alors pas déportée mais intégrée à l'objet final. Mais cela impose d'avoir recours à des technologies maximisant l'énergie dans un volume restreint. Ces technologies sont décrites ci-après: Préférentiellement, un module de calcul du point de puissance maximal (MPPT) de type Genasun permet de gagner 30% de puissance effective en sortie du module photovoltaïque lA en adaptant l'impédance de charge. Préférentiellement des batteries 1D de technologie Li Ion sont utilisées car elles ont une densité énergétique très élevée (> 85 WH/kg) ainsi qu'une durée de vie accrue par rapport à la technologie classiquement utilisée du plomb-acide. La capacité des batteries 1D se situent entre 0.5AH et 100 AH. 35 Le chargeur de batterie permet d'optimiser le chargement des batteries. Il est utile de le 2 coupler à un système de surveillance de charge des batteries 1D (BMS). Pour utiliser des batteries 1D de technologie Li Ion en toute sécurité il est utile, voire obligatoire, d'utiliser un système de surveillance de charge des batteries 1D -non représenté-5 (BMS- Battery Management System- en anglais). Il permet avantageusement d'arrêter la charge ou la décharge des batteries 1D avant qu'elles ne s'enflamment. Les modules solaires photovoltaïques sont réalisés dans les technologies silicium mono ou poly ou microcristallin, CIGS ou encore en silicium amorphe. Avantageusement la 10 technologie silicium monocristalline est privilégiée de par sa plus grande efficacité de conversion énergétique. La tension de sortie des modules photovoltaïques lA à puissance maximale (souvent notée Vm) est préférentiellement supérieure à la valeur de charge de la ou des batteries 1D 15 utilisées. Le routeur modem lE (Gateway en anglais) (marque Solnetcom par exemple) peut avantageusement utiliser les communications des réseaux cellulaires (type GPRS, GSM, UMTS, HSPA, W-CDMA, EDGE, 2G à 4G, LTE Advanced par exemple) car ces 20 technologies ne nécessitent pas de déployer une antenne 1F qui dépasserait les 50 cm de diamètre. De plus, ces technologies offrent une couverture territoriale assez étendue et sont accessibles à des prix raisonnables. Dans le cas où l'on se trouve dans une région isolée sans couverture par un réseau de type 25 cellulaire cité dans le paragraphe précédent, on peut utiliser un système où le routeur modem lE utilise cette fois-ci les protocoles de communications satellitaires. Des routeurs de marques Starband ou encore DIRECWAY HUGUES peuvent être utilisés en étant associés à un émetteur WIFI qui peut être intégré à l'intérieur. 30 Dans le cas où l'on veuille uniquement dupliquer et amplifier un signal sans changer le protocole de communication entre l'amont et l'aval du routeur, il est possible d'utiliser le routeur dans un mode dit répéteur H (Repeater en anglais). Des routeurs n'utilisant que cette fonction sont d'ailleurs existants avec par exemple le Netgear Universal Wi-Fi Range Extender WN2000RPT mais ne sont pas autonomes en énergie. Dans ce cas, il y a autant de 35 lignes de communications que de nombre d'utilisateurs 1G. 3 2 9 82 9 6 6 Dans le but de protéger les parties électroniques de l'humidité, les cartes électroniques sont avantageusement soit tropicalisées à l'aide d'un vernis acrylique soit enduites dans une résine époxy ou polyuréthane (Potting en anglais). Dans un premier mode de réalisation, un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur modem lE par exemple de référence TP-Link/TL10 MR3420 /UMTS/HSPA/EVDO qui communique via les protocoles HSPA ou UMTS avec les réseaux cellulaires sans fil distants et qui communique en aval en protocole WIFI avec plusieurs utilisateurs 1G finaux. Une ou plusieurs antennes 1F mesurant moins de 50 cm peuvent être utilisées pour amplifier les signaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium 4A d'un module photovoltaïque lA standard et 15 présente donc une solution économique et élégante toute intégrée. Dans un deuxième mode de réalisation, un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 20 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur modem 1 E par exemple de référence HUGHES, qui communique en amont avec les réseaux satellitaires sans fil distants, et qui communique en aval sans fil en protocole WIFI avec plusieurs utilisateurs 1G finaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium 4A 25 d'un module photovoltaïque lA standard et présente donc une solution économique et élégante, toute intégrée. Cependant, pour pouvoir capter les signaux satellitaires, il convient de disposer d'une parabole mesurant plus de 50 cm de diamètre. Celle-ci ne pourra donc pas être intégrée dans le système et sera donc déportée. 30 Dans un troisième mode de réalisation, un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur répéteur par exemple de référence AnyTone 35 3G Mobile UMTS Repeater AT4800, qui reçoit et transmet des données sans fil avec le protocole WCDMA avec les réseaux cellulaires sans fil distants 1H, et qui reçoit, filtre, 4 amplifie et transmet des données sans fil en aval en protocole WCDMA avec plusieurs utilisateurs 1G finaux. Une ou des antennes 1F mesurant moins de 50 cm peuvent être utilisées pour amplifier les signaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium 4A d'un module photovoltaïque lA standard et présente donc une solution économique et élégante toute intégrée. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-avant, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : 1 la figure 1 est une représentation schématique reflétant le premier mode de réalisation. Un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur modem lE qui communique avec les réseaux cellulaires amont sans fil distants 1H et qui communique en aval en protocole WIFI par exemple avec plusieurs utilisateurs 1G finaux. Une ou des antennes 1F mesurant moins de 50 cm peuvent être utilisées pour amplifier les signaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium d'un module photovoltaïque lA standard et présente donc une solution économique et élégante toute intégrée. 2 la figure 2 est une représentation schématique reflétant le deuxième mode de réalisation. Un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) -non représenté- lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur modem lE satellite, qui communique en amont avec les réseaux satellitaires sans fil distants 1H, et qui communique sans fil en aval par exemple en protocole WIFI avec plusieurs utilisateurs 1G finaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium 4A d'un module photovoltaïque lA standard et présente donc une solution économique et élégante, toute intégrée. Cependant, pour pouvoir capter les signaux satellitaires, il convient de disposer d'une parabole mesurant plus de 50 cm de diamètre. Celle-ci ne pourra donc pas être intégrée dans le système et sera 5 donc déportée. 3 la figure 3 est une représentation schématique du troisième mode de réalisation. Un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou 5 plusieurs cadres en aluminium 4A contient, dans son volume intérieur, un chargeur de batteries 1C Li Ion contenant la fonction MPPT 1B relié à un système de surveillance de la charge des batteries (BMS) lui-même relié à des batteries 1D Li Ion. Et aussi intégré, un routeur répéteur 1I, qui reçoit et transmet des données sans fil avec les réseaux cellulaires sans fil distants 1H, et qui reçoit et transmet des données sans fil en aval avec chaque 10 utilisateur final. Une ou des antennes 1F intégrées mesurant moins de 50 cm peuvent être utilisées pour amplifier les signaux. L'ensemble de ces objets est contenu dans le volume défini par le cadre en aluminium 4A d'un module photovoltaïque lA standard et présente donc une solution économique et élégante toute intégrée. 15 4 la figure 4 est une représentation en perspective d'un module photovoltaïque lA standard en technologie silicium monocristallin ayant un ou plusieurs cadres en aluminium 4A et qui contient, dans son volume intérieur, l'ensemble des objets décrits dans l'invention. Ceci présente donc une solution économique, élégante et toute intégrée en un seul objet. 20 25 30 35 6 REVENDICATIONS: 1. Dispositif électronique de routage de données numériques sans fil, caractérisé en ce qu'il est composé d'au moins une batterie 1D, d'au moins un chargeur de batterie 1C, d'au moins un routeur modem sans fil 1E, d'au moins une antenne 1F et que ces objets soient tous intégrés dans le volume défini par un ou plusieurs cadres en aluminium 4A d'un module photovoltaïque 1A. 2. Dispositif électronique de routage de données numériques sans fil, caractérisé en ce qu'il est composé d'au moins une batterie 1D, d'au moins un chargeur de batterie 1C, d'au moins un module de calcul du point de puissance maximal (MPPT 1B), d'au moins une antenne 1F, d'au moins un routeur modem sans fil lE et que ces objets soient tous intégrés dans le volume défini par un ou plusieurs cadres en aluminium 4A d'un module photovoltaïque 1A. 15 3. 20 4. 25 5. 30 6. Dispositif électronique de routage de données numériques sans fil, caractérisé en ce qu'il est composé d'au moins une batterie 1D, d'au moins un chargeur de batterie 1C, d'au moins un module de calcul du point de puissance maximal (MPPT 1B), d'au moins une antenne 1F, d'au moins un module de gestion de la charge des batteries (BMS), d'au moins un routeur modem sans fil lE et que ces objets soient tous intégrés dans le volume défini par un ou plusieurs cadres en aluminium 4A d'un module photovoltaïque 1A. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le routeur modem lE est un routeur modem satellite. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le routeur modem lE est en mode routeur répéteur 1I. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le routeur modem lE inclue la fonction de routeur WIFI. 7. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé 7en ce que le routeur modem lE inclue la fonction de routeur Bluetooth. 8. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le routeur modem lE inclue la fonction de routeur WIMAX. 9. Dispositif électronique selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le routeur modem lE inclue la fonction de routeur pour les protocoles de communications des réseaux cellulaires. 10. Dispositif électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le routeur modem lE est un routeur modem satellite incluant la fonction de routeur WIFI. 11. Dispositif électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le routeur modem 1 E est un routeur modem satellite incluant la fonction de routeur Bluetooth. 12. Dispositif électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le routeur modem 1 E est un routeur modem satellite incluant la fonction de routeur WIMAX. 13. Dispositif électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le routeur modem 1I est un routeur répéteur incluant la fonction de routeur WIFI. 14. Dispositif électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le routeur modem lI est un routeur répéteur incluant la fonction de routeur Bluetooth. 15. Dispositif électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le routeur modem lI est un routeur répéteur incluant la fonction de routeur WIMAX. 16. Dispositif électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le routeur modem 1I est un routeur répéteur incluant la fonction de répétition des signaux 8des protocoles de communications des réseaux cellulaires.