Brevet FR2997805A1 — publié le 20140509

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION ÉLECTRIQUE D'UN ÉQUIPEMENT PAR RACCORDEMENT À UN POSTE D'ALIMENTATION VIA DES CONNECTEURS ASSOCIÉS EN PARALLÈLE L'invention concerne l'alimentation électrique d'équipements de systèmes au niveau de postes (ou bornes) d'alimentation. On entend ici par « poste d'alimentation » un poste électrique permettant soit d'alimenter électriquement un équipement électrique pour le faire fonctionner, soit de recharger au moins une batterie, notamment via un équipement électrique tel qu'un chargeur. Par ailleurs, l'invention concerne n'importe quel système comportant au moins un équipement devant être alimenté électriquement, et notamment les véhicules de type dit « tout électrique » ou de type dit « hybride », et certains appareils (comme par exemple des machines-outils d'atelier ou des fours électriques). On notera que l'invention est particulièrement avantageuse lorsqu'il faut alimenter un équipement électrique à forte consommation. Aujourd'hui, l'un des principaux obstacles à l'utilisation de certains systèmes à équipement(s) électrique(s), comme par exemple des véhicules électriques ou hybrides, notamment de type automobile, est le temps qui est nécessaire à l'alimentation électrique de leur(s) équipement(s). C'est notamment le cas de la recharge d'une batterie d'un système via un connecteur relié à un poste (ou borne) de recharge. En effet, dans le cas d'un véhicule électrique, pour effectuer une recharge (dite lente) d'une batterie, il faut généralement plusieurs heures (au moins six). Il est certes possible d'effectuer une recharge pendant une durée plus courte dans les mêmes conditions, mais cette recharge est alors partielle et n'assure donc qu'une autonomie assez limitée. Il est également possible d'effectuer une recharge dite rapide (qui dure environ 20 à 30 minutes), mais cette recharge nécessite un courant (électrique) d'intensité élevée (typiquement plusieurs dizaines d'ampères) que l'on ne peut faire circuler que dans un connecteur comportant des conducteurs de grosse section, et donc lourd et difficilement manoeuvrable. Plus l'on veut réduire la durée de recharge, plus l'on doit utiliser des intensités de courant élevées, et donc plus le conducteur de recharge est lourd et difficilement manoeuvrable. Par ailleurs, en raison du coût élevé d'un poste de recharge rapide, le nombre de postes de recharge rapide n'est pas très important, y compris dans les stations-services ou les bâtiments de certaines grandes entreprises. Afin d'accroître rapidement le nombre précité, il a été proposé d'utiliser des connecteurs pouvant servir à la fois à la recharge rapide et à la recharge lente. Hélas, ces connecteurs doivent comporter des conducteurs dédiés à la la recharge rapide et des conducteurs dédiés à la recharge lente, et donc leur poids et leur encombrement sont encore plus élevés et leur manoeuvrabilité encore plus réduite. Ce type de connecteur peut également équiper des véhicules, permettant leur recharge lente ou rapide, avec les mêmes inconvénients que ceux précités. 15 L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé, dédié à l'alimentation d'un équipement d'un système au niveau d'un poste d'alimentation et via au moins deux connecteurs propres à fournir chacun un courant choisi, et comprenant une étape dans laquelle on raccorde en parallèle au moins deux 20 des connecteurs entre l'équipement et le poste d'alimentation, de manière à alimenter cet équipement avec la somme des courants qui sont fournis par les connecteurs raccordés. On comprendra qu'en raccordant ainsi en parallèle plusieurs connecteurs à un équipement (éventuellement un chargeur de batterie), on 25 peut fournir à ce dernier un courant global d'alimentation (très) élevé alors même que chacun de ces connecteurs comporte des conducteurs de section petite ou moyenne, et donc s'avère facilement manoeuvrable. Le procédé d'alimentation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et 30 notamment : - on peut raccorder chaque connecteur (utilisé) à une prise d'alimentation qui est raccordée à l'équipement et/ou à une prise d'alimentation du poste d'alimentation ; > dans l'étape on peut déterminer un courant circulant dans chaque liaison définie par un connecteur et au moins une prise d'alimentation associée, puis un courant global maximal devant circuler dans les connecteurs raccordés en fonction de ces courants circulants déterminés ; - dans l'étape on peut limiter le courant dans les connecteurs à un courant qui est inférieur ou égal au courant maximal que chaque connecteur permet de faire circuler ; - en variante, dans l'étape on peut consommer au niveau de l'équipement à alimenter un courant global qui est inférieur ou égal au 1 o courant global maximal déterminé ; - dans l'étape on peut adapter le prix du kilowatt/heure de l'alimentation en fonction du nombre de connecteurs raccordés, le prix dépendant alors du nombre de connecteurs raccordés, et/ou d'un type d'alimentation qui est choisi parmi (au moins) une alimentation lente et une alimentation rapide. 15 L'invention propose également un dispositif, dédié à l'alimentation électrique d'un équipement d'un système, et comprenant au moins deux prises d'alimentation propres à être connectées en parallèle à cet équipement et à des connecteurs d'un poste d'alimentation, propres à fournir chacun un courant choisi, de manière à alimenter l'équipement avec la somme des 20 courants fournis par les connecteurs raccordés. Le dispositif d'alimentation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : il peut comprendre des moyens de contrôle agencés pour déterminer un 25 courant global maximal devant circuler dans les connecteurs raccordés en fonction de mesures de courants circulant dans des liaisons définies chacune par un connecteur et une prise d'alimentation associée ; > les moyens de contrôle peuvent être agencés pour configurer l'équipement de sorte qu'il consomme un courant global inférieur ou égal 30 au courant global maximal déterminé ; > les moyens de contrôle peuvent être agencés pour configurer l'équipement de sorte que le courant circulant dans chacun des connecteurs en parallèle soit inférieur ou égal à un courant maximal déterminé pour lui ; - il peut comprendre un chargeur de batterie(s) constituant l'équipement. L'invention propose également un système comprenant au moins un dispositif d'alimentation du type de celui présenté ci-avant, éventuellement connecté à au moins une batterie. Un tel système peut, par exemple, constituer un véhicule, éventuellement de type automobile, et éventuellement de type hybride ou tout électrique. 1 o D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un poste d'alimentation comportant quatre connecteurs, dont trois d'entre eux sont connectés en parallèle à un dispositif d'alimentation d'un véhicule comportant 15 une batterie. L'invention a notamment pour but d'offrir un procédé d'alimentation, et un dispositif d'alimentation D associé, destinés à permettre l'alimentation électrique d'au moins un équipement électrique CH d'un système V au niveau d'un poste (ou borne) d'alimentation PR. 20 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le système V est un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture de type tout électrique ou hybride. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système comportant au moins un équipement devant être alimenté, et notamment les véhicules 25 (terrestres, maritimes (ou fluviaux) et aériens) et certains appareils, comme par exemple des machines-outils d'atelier ou des fours électriques. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que l'équipement électrique CH est un chargeur de batterie(s). Par conséquent, l'alimentation électrique du chargeur CH est ici destinée à 30 recharger au moins une batterie BA. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'équipement électrique. Elle concerne en effet tout type d'équipement électrique devant être alimenté électriquement directement ou indirectement. On a schématiquement représenté sur l'unique figure un poste (ou borne) d'alimentation PR (ici un poste de recharge) comportant quatre connecteurs CNm (m = 1 à 4). On notera que l'invention s'applique dès lors que le poste d'alimentation PR comprend soit au moins deux connecteurs CNm pouvant fournir en parallèle des courants d'alimentation, soit au moins deux prises d'alimentation auxquelles peuvent être raccordés respectivement au moins deux connecteurs CNm et pouvant fournir en parallèle des courants d'alimentation. Par exemple, le poste d'alimentation PR (ici un poste de recharge) est implanté dans une station-service. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de poste d'alimentation. Elle concerne en effet tout type de poste d'alimentation, public ou privé, permettant d'alimenter électriquement au moins un équipement électrique, lentement ou rapidement, en courant continu ou alternatif. Le courant continu correspond ici au chargeur hors véhicule. Ce poste de recharge PR comprend des moyens d'alimentation MR (ici dédiés à la recharge), connectés à une portion d'un réseau d'alimentation électrique RE, et des moyens de gestion MG chargés de gérer l'utilisation des connecteurs CNm. On entend ici par « portion de réseau d'alimentation électrique » une 20 partie d'un réseau d'alimentation électrique qui alimente une zone géographique via un transformateur moyenne tension / basse tension (non représenté). Les moyens d'alimentation MR peuvent ici, par exemple et notamment, comprendre des dispositifs de protection des équipements et des 25 personnes et des dispositifs de mesure d'énergie consommée et/ou un convertisseur chargé de convertir le courant alternatif, qui est fourni par une portion d'un réseau d'alimentation électrique RE, en un courant continu régulé. Les moyens de gestion MG peuvent être chargés, ici, de dialoguer 30 avec une unité de contrôle de rechargement (non représentée) qui est couplée à la batterie BA au sein d'un véhicule V. Ce dialogue est destiné à permettre la fourniture aux moyens de gestion MG des paramètres qui définissent la batterie BA, et notamment son type et son état de charge (ou SOC (pour « State Of Charge »)), ainsi qu'éventuellement sa température courante et/ou son état de vieillissement. On notera que l'unité de contrôle de rechargement, tout comme les moyens de gestion MG, peu(ven)t constituer ce que l'homme de l'art appelle parfois en langue anglaise « Battery Management System » (ou BMS) et/ou des « Electronic Control Units » (ou ECUs). Il s'agit en général de calculateurs. Chaque connecteur CNm comprend au moins deux câbles électriques (ou conducteurs) permettant la circulation d'un courant d'alimentation (ici de recharge) entre les moyens d'alimentation MR et, ici, la batterie BA. Il peut également comprendre un câble informatique permettant l'échange de messages entre l'unité de contrôle de rechargement du véhicule V et les moyens de gestion MG. Dans une variante, chaque connecteur CNm pourrait ne comporter que des câbles électriques. Dans ce cas, les messages peuvent être générés au moyen de la technique dite des courants porteurs en ligne et transportés par les câbles électriques. Par ailleurs, le câble informatique peut être connecté soit à un bus informatique qui est lui-même connecté aux moyens de gestion MG, soit directement aux moyens de gestion MG. Les deux câbles électriques de chaque connecteur CNm sont, ici, 20 connectés à des bornes BC qui sont elles-mêmes connectées aux moyens d'alimentation MR. On notera que pour ne pas alourdir le dessin seule une borne BC a été représentée. Dans une première variante de réalisation non représentée, les connecteurs CNm pourraient être raccordés constamment au véhicule (ou 25 système) V et propres à être raccordés temporairement à des prises d'alimentation d'un poste d'alimentation PR. Dans une seconde variante de réalisation non représentée, les connecteurs CNm pourraient être des éléments rapportés qui sont destinés à être raccordés temporairement à des prises d'alimentation PVk du véhicule (ou système) V et à des prises 30 d'alimentation d'un poste d'alimentation PR. Dans ce qui suit, on appelle « liaison » un ensemble constitué d'un connecteur CNm et de chaque prise d'alimentation à laquelle il est raccordé. Le courant maximal dans une telle liaison dépend alors du connecteur CNm, des prises d'alimentation auxquelles ce dernier (CNm) est raccordé, ainsi que des sections des câbles conducteurs de ce connecteur CNm. Dans l'exemple non limitatif illustré, les extrémités des connecteurs CNm, qui sont opposées à celles qui permettent le raccordement à des prises d'alimentation PVk du véhicule V, sont connectées aux mêmes bornes BC, de sorte que le courant d'alimentation (ici de recharge) qui est délivré par les moyens d'alimentation MR soit réparti entre les différents connecteurs CNm utilisés (c'est-à-dire raccordés au véhicule V). Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, certains au moins des connecteurs CNm pourraient être alimentés la en courant séparément et de façon individualisée par les moyens d'alimentation MR. On notera que les connecteurs CNm ne sont pas forcément tous identiques. En effet, l'un au moins d'entre eux peut, par exemple, être capable de transporter un courant dont l'intensité est notablement supérieure à celle 15 des courants transportés par les autres. Le véhicule V comprend ici une unique batterie rechargeable BA couplée à un dispositif d'alimentation D selon l'invention. Mais il pourrait comporter plusieurs batteries rechargeables BA couplées à un ou plusieurs dispositifs d'alimentation D selon l'invention. 20 Un dispositif d'alimentation D comprend au moins deux prises d'alimentation PVk connectées en parallèle, au moins deux par deux, et possiblement toutes comme illustré, à un équipement CH (ici un chargeur) et à des connecteurs CNm appartenant, ici, à un poste d'alimentation (PR) et propres à fournir chacun un courant choisi, de manière à alimenter 25 l'équipement CH avec la somme des courants qui sont fournis respectivement par ces connecteurs CNm raccordés. Dans l'exemple non limitatif illustré, le chargeur CH est connecté à une batterie BA afin de contrôler sa recharge. On notera que dans l'exemple non limitatif illustré, le chargeur CH fait partie du dispositif d'alimentation D. 30 Cela est avantageux, mais non obligatoire. On notera également que le dispositif d'alimentation D pourrait comprendre au moins deux chargeurs CH chargés de contrôler respectivement les recharges d'au moins deux batteries BA et pouvant être couplés chacun à deux prises d'alimentation PVk différentes. Par ailleurs, dans l'exemple non limitatif illustré, le dispositif d'alimentation D comprend trois prises d'alimentation PV1 à PV3 (k = 1 à 3). Mais il pourrait n'en comporter que deux ou bien plus de trois (par exemple quatre ou cinq, voire plus encore). De plus, dans l'exemple non limitatif illustré, les trois prises d'alimentation PV1 à PV3 sont respectivement raccordées aux connecteurs CN1 à CN3. Cela permet de recharger la batterie BA avec un courant global maximum résultant de la somme des trois courants fournis par les trois 1 o connecteurs CN1 à CN3. Mais dans un mode de recharge moins performant, seulement deux des trois prises d'alimentation PVk pourraient être raccordées à deux connecteurs CNm. Dans ce cas, la batterie BA est rechargée avec un courant global intermédiaire résultant de la somme des deux courants fournis par les deux connecteurs CNm utilisés. Dans un mode de recharge encore 15 moins performant, seulement l'une des trois prises d'alimentation PVk pourrait être raccordée à un connecteur CNm. Dans ce cas, la batterie BA est rechargée avec un courant global minimal qui est égal au courant fourni par l'unique connecteur utilisé. On notera que les prises d'alimentation PVk sont agencées de 20 manière à pouvoir être raccordées à des extrémités multistandards de connecteurs CNm. Mais elles pourraient être agencées de manière à ne pouvoir coopérer qu'avec un type de connecteur adapté à la circulation d'un courant dont l'intensité appartient à un intervalle de valeurs prédéfinies. Comme indiqué précédemment, l'invention peut être également 25 considérée sous l'angle d'un procédé d'alimentation pouvant être notamment mis en oeuvre au moyen d'un dispositif d'alimentation D et d'un poste d'alimentation PR des types de ceux présentés ci-avant. Ce procédé (d'alimentation) comprend essentiellement une étape dans laquelle on raccorde en parallèle au moins deux connecteurs CNm entre 30 un équipement CH et un poste d'alimentation PR, de manière à alimenter cet équipement CH avec la somme des courants qui sont fournis par ces connecteurs CNm raccordés. Afin d'éviter une surchauffe dans certains connecteurs CNm, il est avantageux que dans l'étape du procédé on détermine un courant circulant dans chaque liaison (définie par un connecteur CNm et au moins une prise d'alimentation PVk associée), puis que l'on détermine un courant global maximal devant circuler dans les connecteurs CNm utilisés, en fonction de ces courants circulants déterminés. On comprendra en effet, que la résistance globale d'une première liaison (CNm, PVk) peut augmenter au cours du temps, notamment du fait du vieillissement et/ou d'endommagement(s), et donc qu'à un instant donné elle peut être sensiblement supérieure aux résistances des autres liaisons utilisées. Dans ce cas, le courant circulant dans la première liaison devient inférieur aux courants qui circulent respectivement dans les autres liaisons utilisées, ce qui peut induire un échauffement des conducteurs, potentiellement dangereux. Par conséquent, en réduisant le courant global maximal qui peut alimenter l'ensemble des connecteurs CNm raccordés, on s'assure du fait qu'aucun de ces derniers (CNm) ne risque d'avoir à supporter un courant individuel supérieur à ce qu'il peut supporter dans des conditions normales d'utilisation. Dans une variante, on peut décider de ne plus faire circuler de courant dans une liaison défaillante. Dans un premier mode de réalisation, le contrôle du courant global qui doit alimenter les connecteurs CNm peut se faire au niveau des moyens de gestion MG du poste d'alimentation PR. Dans ce cas, on limite le courant dans les connecteurs CNm à un courant qui est inférieur ou égal au courant maximal que chaque connecteur CNm permet de faire circuler, grâce à un contrôle des moyens d'alimentation MR. Ce contrôle peut se faire en fonction de mesures de courant effectuées dans les liaisons utilisées soit par les moyens de gestion MG soit par un équipement du véhicule V qui les transmet ensuite aux moyens de gestion MG. Par exemple, les mesures de courant peuvent être comparées à des valeurs théoriques connues qui caractérisent les liaisons correspondantes. Dans un second mode de réalisation, le contrôle du courant global qui doit alimenter les connecteurs CNm peut se faire au niveau de l'équipement CH alimenté (ici un chargeur). Dans ce cas, on consomme au niveau du chargeur CH, de façon contrôlée, un courant global qui est inférieur ou égal au courant global maximal déterminé. Comme illustré non limitativement, ce courant global consommé peut être contrôlé par des moyens de contrôle MC qui font partie du dispositif d'alimentation D. Pour ce faire, les moyens de contrôle MC peuvent, par exemple, déterminer le courant maximal qui doit circuler dans chaque connecteur CNm raccordé en fonction de mesures de courants circulant dans les liaisons utilisées. Ces mesures de courant peuvent être effectuées dans les liaisons utilisées soit par les moyens de contrôle MC, soit par les moyens de gestion MG, qui les transmettent ensuite aux moyens de contrôle MC. On notera que l'on peut adapter le prix du kilowatt/heure de la recharge en fonction du nombre de connecteurs CNm raccordés aux prises d'alimentation PVk. Dans ce cas, le prix peut être d'autant moins élevé que le nombre est élevé, de manière à privilégier les usagers qui effectuent des recharges rapides qui monopolisent moins longtemps les postes d'alimentation PR. En variante ou en complément, on peut adapter le prix du kilowatt/heure de la recharge en fonction du type d'alimentation choisi. Ce dernier peut, par exemple, être choisi parmi au moins une alimentation lente et une alimentation rapide. Comme dans le premier cas, le prix peut être moins élevé lorsque l'usager choisi d'effectuer une alimentation rapide. En variante, le prix peut également être plus élevé, valorisant ainsi la rapidité de la prestation offerte, qui d'ailleurs peut être obtenue moyennant une portion plus élevée de puissance disponible sur un site d'alimentation comportant plusieurs postes (ou bornes). Bien entendu, d'autres règles et/ou stratégies de calcul du prix du kilowatt/heure peuvent être utilisées, par exemple en tenant compte de la période pendant laquelle la recharge (ou plus généralement l'alimentation) est effectuée, dans le but de favoriser la consommation d'énergie pendant les périodes où cette consommation est la plus faible globalement. L'invention est particulièrement avantageuse dans ce cas, car elle permet de retarder le moment du début de la recharge (ou plus généralement d'une alimentation), puisque celle-ci peut durer moins longtemps. REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation électrique d'un équipement (CH) d'un système (V) au niveau d'un poste d'alimentation (PR) et via au moins deux connecteurs (CNm) propres à fournir chacun un courant choisi, caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on raccorde en parallèle au moins deux desdits connecteurs (CNm) entre ledit équipement (CH) et ledit poste d'alimentation (PR), de manière à alimenter ledit équipement (CH) avec la somme desdits courants fournis par lesdits connecteurs (CNm) raccordés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on raccorde chaque connecteur (CNm) à une prise d'alimentation (PVk) raccordée audit équipement (CH) et/ou à une prise d'alimentation dudit poste d'alimentation (PR). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite étape on détermine i) un courant circulant dans chaque liaison définie par un connecteur (CNm) et au moins une prise d'alimentation (PVk) associée, puis ii) un courant global maximal devant circuler dans lesdits connecteurs (CNm) raccordés en fonction desdits courants circulants déterminés. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape on limite le courant dans lesdits connecteurs (CNm) à un courant inférieur ou égal au courant maximal que chaque connecteur permet de faire circuler. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite étape on consomme au niveau dudit équipement (CH) un courant global inférieur ou égal au courant global maximal déterminé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite étape on adapte le prix du kilowatt/heure de l'alimentation en fonction du nombre de connecteurs (CNm) raccordés, ledit prix dépendant dudit nombre de connecteurs (CNm) raccordés, et/ou d'un type d'alimentation choisi dans un groupe comprenant au moins une alimentation lente et une alimentation rapide. 7. Dispositif (D) pour alimenter électriquement un équipement (CH)d'un système (V), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux prises d'alimentation (PVk) propres à être connectées en parallèle audit équipement (CH) et à des connecteurs (CNm) d'un poste d'alimentation (PR), propres à fournir chacun un courant choisi, de manière à alimenter ledit équipement (CH) avec la somme desdits courants fournis par lesdits connecteurs (CNm) raccordés. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle (MC) agencés pour déterminer un courant global maximal devant circuler dans lesdits connecteurs (CNm) raccordés en la fonction de mesures de courants circulant dans des liaisons définies chacune par un connecteur (CNm) et une prise d'alimentation (PVk) associée. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour configurer ledit équipement (CH) de sorte qu'il consomme un courant global inférieur ou égal audit courant 15 global maximal déterminé. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour configurer ledit équipement (CH) de sorte que le courant circulant dans chacun desdits connecteurs (CNm) en parallèle soit inférieur ou égal à un courant maximal déterminé pour lui. 20 11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un chargeur de batterie(s) constituant ledit équipement (CH). 12. Système (V), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'alimentation (D) selon l'une des revendications 7 à 11. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il constitue 25 un véhicule.