Brevet FR2985868A1 — publié le 20130719

SYSTEME D'ALIMENTATION POUR RECHARGER DES BATTERIES D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un système d'alimentation pour recharger des batteries de véhicules par un réseau extérieur, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système d'alimentation. Certains véhicules du type électrique ou hybride, comportent des batteries qui peuvent être rechargées par un réseau extérieur de distribution d'électricité, en connectant le véhicule à une borne de recharge de ce réseau disposée sur une place de parking. L'énergie délivrée par le réseau extérieur coûte généralement peu chère, on privilégie alors une recharge sur ce réseau, par exemple lorsque le véhicule est garé la nuit à sa place de parking. Un type de borne de recharge connu, présenté notamment par le document EP-A1-2199142, utilise un procédé de transfert d'énergie par induction à partir d'une base posée au sol, comprenant une bobine émettant un rayonnement électromagnétique haute fréquence qui est capté par une bobine embarquée disposée sous le véhicule. Lors du parking sur une place équipée d'une bobine émettrice, le conducteur ajuste la position du véhicule pour aligner sensiblement les deux bobines l'une sur l'autre, afin de réaliser un transfert d'énergie avec un rendement suffisamment bon. De plus pour permettre de recharger les batteries à partir d'une place de parking ne disposant pas d'un tel équipement, il est connu de réaliser une base mobile comportant une fiche de branchement, permettant de la déplacer et de la relier facilement à un réseau extérieur par cette fiche. Le conducteur peut ainsi garder la base mobile dans le véhicule pendant ses déplacements, et la poser au sol sur une place de parking disposant d'une prise de réseau, pour ensuite aligner le véhicule dessus et procéder au rechargement des batteries par induction entre les bobines. Un problème qui se pose alors, est que les recharges par induction comportent des pertes qui peuvent être assez importantes. En effet la distance entre la bobine émettrice de la base posée au sol, et la bobine réceptrice qui doit se trouver sous le véhicule à une hauteur suffisante pour conserver une garde au sol, ainsi que les défauts d'alignement entre ces bobines, font qu'il peut y avoir lors du transfert de l'énergie, une puissance transmise qui est nettement réduite. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, en proposant un système d'alimentation permettant d'obtenir suivant les cas de fonctionnement, un bon rendement du transfert d'énergie et une puissance transmise élevée. Elle propose à cet effet un système d'alimentation pour recharger des batteries d'un véhicule automobile, qui transfère à ce véhicule l'énergie électrique venant d'un réseau de distribution d'électricité, ce système comportant une base mobile qui peut être reliée à ce réseau, comprenant une bobine émettrice prévue pour transférer de l'énergie par induction à une bobine réceptrice d'un récepteur fixé sur le véhicule, caractérisé en ce que la base mobile et le récepteur comportent des moyens de connexion électrique permettant de les relier directement entre eux par contact électrique. Un avantage du système d'alimentation selon l'invention, est que l'on peut obtenir facilement et de manière économique un double usage de la base mobile comportant deux modes de fonctionnement, donnant un transfert d'énergie par induction lorsqu'elle est posée au sol, et un transfert d'énergie par conduction comprenant un bon rendement lorsqu'elle est directement connectée au récepteur par les contacts électriques. Le système d'alimentation selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le système d'alimentation comporte un moyen de maintien qui fixe la base mobile sur le récepteur, pour permettre un roulage du véhicule avec cette base mobile ainsi fixée. En particulier, la base mobile peut comporter une surface supérieure plane, qui reçoit le récepteur formant un plan s'ajustant sur cette face supérieure. Avantageusement, la base mobile comporte un cordon d'alimentation pour la relier au réseau extérieur, qui est amovible. Avantageusement, les bobines sont prévues pour être déconnectées de leur circuit électrique lors d'un transfert d'énergie par conduction. Le système d'alimentation peut comporter des interrupteurs électroniques pour déconnecter les bobines. Avantageusement, le système d'alimentation comporte un onduleur et un redresseur reliés aux bobines, pour générer puis redresser la haute fréquence d'induction, qui sont prévus pour être désactivés lors d'un transfert d'énergie par conduction. Avantageusement, les bobines sont déconnectées et l'onduleur ainsi que le redresseur sont désactivés, de manière automatique lors d'un transfert d'énergie par conduction. L'invention a aussi pour objet un véhicule électrique ou hybride disposant d'un système d'alimentation pour recharger des batteries de traction, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le récepteur peut être fixé sous le véhicule, vers l'avant de ce véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente deux vues du système d'alimentation selon l'invention, qui est disposé successivement pour le mode de fonctionnement par conduction, et pour le mode de fonctionnement par induction ; - les figures 2 à 4 présentent successivement pour le mode de fonctionnement par induction, le véhicule à l'approche de sa place de parking, le véhicule se positionnant sur la base, et le transfert d'énergie ; - les figures 5 à 7 présentent successivement pour le mode de fonctionnement par conduction, le véhicule à l'approche de sa place de parking, le véhicule se positionnant sur la base, et le transfert d'énergie ; et - la figure 8 présente un schéma électrique de ce système d'alimentation. La figure 1 présente un système d'alimentation 1 comprenant une base mobile 2 qui comporte un cordon d'alimentation 4 amovible, pouvant être détaché de cette base par un connecteur, se terminant par une fiche de branchement 6 prévue pour se brancher sur un réseau de distribution d'électricité extérieur. La base mobile 2 comporte une surface supérieure plane, qui reçoit un récepteur 10 formant un plan s'ajustant sur cette face supérieure. En faisant coulisser horizontalement la base mobile 2 par rapport au récepteur 10, on engage des connecteurs 12 reliant électriquement ces deux parties, qui comportent des broches horizontales se raccordant lors de ce mouvement. En fin de mouvement comme présenté sur le dessin de gauche, le récepteur 10 vient en butée sur la base mobile 2, et il est maintenu en position par un moyen de maintien s'engageant automatiquement, comme un clipsage, de manière à garder les connecteurs 12 raccordés pour transmettre au récepteur sans risque de coupure du courant, de l'énergie venant du réseau extérieur. On a dans ce mode de transfert d'énergie par conduction, une très faible résistance donnée par les connecteurs 12, et un bon rendement. La base mobile 2 comporte une bobine primaire d'induction émettrice, qui est disposée à plat sous le récepteur 10. Le récepteur 10 comporte une bobine secondaire induite réceptrice, posée à plat aussi, qui est alignée verticalement sur la bobine primaire quand ce récepteur est connecté sur la base mobile 2. Quand le récepteur 10 est déconnecté, puis éloigné verticalement de la base mobile 2, les deux bobines restant alignées l'une sur l'autre peuvent 2 985 86 8 5 transmettre de l'énergie par induction entre elles, comme présenté sur le dessin de droite. On a dans ce mode de transfert d'énergie par induction, un rendement moins bon que pour le transfert par conduction ainsi qu'une baisse de la 5 puissance transmise, qui dépendent de la distance ainsi que de la qualité de l'alignement vertical entre les deux bobines. La figure 2 présente un véhicule hybride 20, équipé à l'avant du récepteur 10 qui est disposé à plat sous le compartiment moteur, au milieu du véhicule. Ce récepteur 10 est relié électriquement à un système de 10 recharge de batteries d'alimentation d'un moteur de traction, qui peut motoriser le véhicule en plus d'un moteur thermique. La figure 3 présente le véhicule 20 venant sur une place de parking 30, équipée d'une base mobile 2 qui est branchée sur une prise d'un réseau de distribution d'électricité 32. Le conducteur avance doucement le véhicule 20, 15 pour le positionner de manière à aligner le récepteur 10 sur la base mobile 2. Une fois le véhicule 20 positionné comme présenté figure 4, le conducteur active la recharge de ses batteries, et la bobine émettrice transfère de l'énergie électrique sur la bobine réceptrice. Par la suite quand le conducteur quitte l'emplacement de parking 30, il 20 peut laisser la base mobile 2 posée au sol s'il doit revenir prochainement à cette place. Le conducteur peut ainsi revenir régulièrement à la même place de parking, par exemple tous les soirs, et recharger les batteries sans réaliser manuellement d'opération de raccordement de la base mobile 2. Il peut aussi débrancher la base mobile 2, et la prendre dans son 25 véhicule s'il va après son parcours se garer dans un autre lieu ne comportant pas de base de recharge. Comme présenté figure 5, pour prendre la base mobile 2 lors d'un déplacement, le conducteur peut notamment la fixer sur le récepteur 10 se trouvant sous son véhicule, et retirer le cordon d'alimentation 4. On obtient 30 ainsi grâce au moyen de maintien de la base mobile 2 sur le récepteur 10, un ensemble qui peut rester sous le véhicule au cours du roulage. 2 985 86 8 6 Le conducteur a ensuite lors d'un prochain arrêt du véhicule permettant de recharger les batteries, le choix du mode de transfert d'énergie par induction comme présenté précédemment, en déposant au sol la base mobile 2, en l'ajustant sous le récepteur 10 après avoir branché dessus le 5 cordon d'alimentation 4, et enfin en raccordant ce cordon à la prise de réseau 32. Le conducteur a aussi le choix du mode de transfert par conduction, s'il souhaite obtenir un transfert d'énergie avec un meilleur rendement, en laissant comme présenté figure 6 la base mobile 2 en place sous le véhicule 10 lors de l'approche de la place de parking 30. Ensuite comme présenté figure 7, le conducteur doit après avoir garé le véhicule, brancher le cordon d'alimentation 4 à la fois sur la base mobile 2 et sur la prise de réseau 32, pour procéder au rechargement des batteries. On notera que dans ce cas il n'y a pas besoin de réaliser un 15 positionnement précis du véhicule sur la place de parking 30, pour obtenir un bon rendement qui est toujours le même dans ce mode de fonctionnement. Il suffit de prévoir une place de parking comportant la prise de réseau 32. La figure 8 présente un exemple de système d'alimentation 1, comprenant en bas la base mobile 2 et en haut le récepteur 10, disposés 20 pour le mode de transfert par conduction, avec deux fiches 60, 62 formant les connecteurs 12, qui sont connectées. Une des fiches 62 comporte de chaque côté de son conducteur, des raccordements vers le circuit de la base mobile 2 et vers celui du récepteur 10, qui comprennent des interrupteurs électroniques 64 a deux positions, 25 dépendant du mode de fonctionnement utilisé. Dans le cas d'un mode de fonctionnement par induction, les fiches 60, 62 ne sont pas connectées. La base mobile 2 comporte en partant du cordon d'alimentation 4 prévu pour recevoir un courant alternatif 230V, un redresseur de courant 40, un 30 convertisseur de courant continu 42, puis un onduleur 44 qui alimente la bobine émettrice 46 en courant haute fréquence, en passant par un des interrupteurs électroniques 64 qui est dans ce mode relié à cette bobine. La bobine réceptrice 48 disposée en face de la bobine émettrice 46, reçoit l'onde électromagnétique haute fréquence de cette bobine émettrice, et génère un courant alternatif qui alimente un redresseur 50, en passant par l'autre interrupteur électronique 64 qui est dans ce mode relié aussi à cette bobine. Le redresseur 50 produit un courant continu, qui recharge des batteries 52. Dans le cas d'un mode de fonctionnement par conduction, les deux fiches 60, 62 sont connectées. Dans ce cas l'onduleur 44 et le redresseur 50 sont automatiquement désactivés, par exemple par l'approche de la base mobile 2 sur le récepteur 10. Le convertisseur de courant continu 42 délivre alors son courant directement à la batterie 52 par les deux fiches 60, 62, et par les interrupteurs électroniques 64 qui dans ce mode n'alimentent plus les bobines 46, 48, mais la fiche concernée 62. On obtient ainsi un mode de fonctionnement par conduction qui a un meilleur rendement par l'absence d'induction comportant des pertes, et aussi par le retrait du circuit de l'onduleur 44 et du redresseur 50, qui consomment de l'énergie. Ce mode de fonctionnement peut ainsi délivrer une puissance plus élevée, la recharge des batteries 52 est plus rapide. L'invention propose ainsi deux modes de fonctionnement avec un système d'alimentation 1 unique, qui est plus économique que l'installation de deux systèmes séparés adaptés chacun à un des deux modes.25 REVENDICATIONS1 - Système d'alimentation pour recharger des batteries (52) d'un véhicule automobile, qui transfère à ce véhicule l'énergie électrique venant d'un réseau de distribution d'électricité, ce système comportant une base mobile (2) qui peut être reliée à ce réseau, comprenant une bobine émettrice (46) prévue pour transférer de l'énergie par induction à une bobine réceptrice (48) d'un récepteur (10) fixé sur le véhicule (20), caractérisé en ce que la base mobile (2) et le récepteur (10) comportent des moyens de connexion électrique (12) permettant de les relier directement entre eux par contact électrique. 2 - Système d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de maintien qui fixe la base mobile (2) sur le récepteur (10), pour permettre un roulage du véhicule avec cette base mobile ainsi fixée. 3 - Système d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base mobile (2) comporte une surface supérieure plane, qui reçoit le récepteur (10) formant un plan s'ajustant sur cette face supérieure. 4 - Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la base mobile (2) comporte un cordon d'alimentation (4) pour la relier au réseau extérieur, qui est amovible. 5 - Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bobines (46, 48) sont prévues pour être déconnectées de leur circuit électrique lors d'un transfert d'énergie par 25 conduction. 6 - Système d'alimentation selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des interrupteurs électroniques (64) pour déconnecter les bobines (46, 48). 7 - Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un onduleur (44) et un redresseur (50) reliés aux bobines (46, 48), pour générer puis redresser la 2 9 85 86 8 9 haute fréquence d'induction, qui sont prévus pour être désactivés lors d'un transfert d'énergie par conduction. 8 - Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les bobines (46, 48) sont déconnectées et 5 l'onduleur (44) ainsi que le redresseur (50) sont désactivés, de manière automatique lors d'un transfert d'énergie par conduction. 9 - Véhicule électrique ou hybride (20), comportant un système d'alimentation (1) pour recharger des batteries de traction (52), caractérisé en ce que ce système d'alimentation est réalisé suivant l'une quelconque des 10 revendications précédentes. 10 - Véhicule électrique ou hybride (20) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le récepteur (10) est fixé sous le véhicule (20), vers l'avant de ce véhicule.