Brevet FR3032277A1 — publié le 20160805

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un procédé d'estimation d'une consommation électrique d'un équipement. ETAT DE L'ART Aujourd'hui, les divers équipements électriques domestiques, et en particulier les systèmes de chauffage (chauffe-eau, convecteurs, radiateurs, 10 etc.) communément vendus dans le commerce n'intègrent pas de moyen dédié de mesure de leur consommation électrique. Si l'on souhaite la connaitre, en particulier pour des questions d'optimisation de la consommation électrique du foyer, il est nécessaire d'installer des dispositifs de comptage, soit à proximité de l'équipement, soit 15 au niveau du tableau électrique. Dans le premier cas (à proximité de l'équipement), on connait des « prises compteur » avec une prise mâle et une prise femelle (voir la demande FR2780207) qui s'insèrent entre la prise électrique murale et le cordon d'alimentation de l'équipement dont la consommation est à 20 surveiller. Toutefois, si l'équipement n'est pas alimenté par une prise 230 standard, un tel dispositif ne peut pas être utilisé. La seule solution est alors de faire intervenir un électricien qui intègrera de façon permanente le dispositif de comptage dans le circuit électrique du foyer. Dans le second cas (au niveau du tableau électrique), une difficulté 25 apparait : il faut s'assurer que ne coexistent pas sur un même circuit plusieurs usages (par exemple une prise électrique d'une chambre qui serait liée à un radiateur) qui pourraient interférer et introduire des erreurs. L'expérience montre que ce cas de figure est très fréquent dans les installations anciennes. Dans tous les cas, l'intervention d'un électricien 30 reste nécessaire. Selon les difficultés de mise en oeuvre, le coût de ce type de mesure peut être non négligeable en regard du coût de l'équipement à surveiller. Pour résoudre ces difficultés, il a été proposé des dispositifs moins invasifs de mesure de consommation d'un équipement. La demande EP2680015 propose par exemple un capteur comprenant une sonde magnétorésistive qui mesure un champ magnétique au voisinage d'un câble d'alimentation de l'équipement. Grâce à un microprocesseur, l'intensité et la tension sont calculées, d'où la connaissance de la puissance consommée. Ce capteur permet effectivement d'éviter d'ouvrir le circuit pour insérer le dispositif de comptage. Toutefois, il semble nécessaire que ce dernier soit alimenté par le même bloc d'alimentation que l'équipement lui- même, ce qui reste limitant. En outre, ce dispositif reste complexe et cher car il doit mettre en oeuvre un traitement évolué des données magnétiques mesurées. Il reste souhaitable de disposer d'une solution encore plus simple, encore moins invasive qui permette, grâce à un dispositif peu onéreux et 15 facilement utilisable pour n'importe quel équipement, de connaître sa consommation. PRESENTATION DE L'INVENTION 20 L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect un procédé d'estimation d'une consommation électrique d'un équipement, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'étapes de : (a) Détection par une sonde magnétique d'un dispositif disposé à 25 proximité de l'équipement d'un champ magnétique généré par l'équipement lorsqu'il est en fonctionnement ; (b) Emission à destination de moyens de traitement de données connectés à ladite sonde magnétique d'un signal représentatif du caractère en fonctionnement de l'équipement lorsqu'il détecte 30 ledit champ magnétique, (c) Estimation par les moyens de traitement de données de ladite consommation électrique de l'équipement en fonction dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement. Le procédé selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - les moyens de traitement de données sont intégrés au dispositif, le procédé comprenant une étape (d) d'émission à destination d'un récepteur 10 de ladite consommation estimée via des moyens de communication sans-fil du dispositif ; - le procédé comprend la réception préalable par les moyens de traitement de données via les moyens de communication sans-fil de ladite puissance nominale de l'équipement ; 15 - le récepteur est choisi parmi un terminal mobile, un compteur électrique communiquant et un boitier d'accès à internet ; - le dispositif est fixé à l'équipement via des moyens de fixation adhésive ou magnétique ; - le procédé comprend une étape (d') d'affichage sur une interface du 20 dispositif de ladite consommation estimée ; - l'étape (c) est également fonction d'une puissance dégradée de l'équipement ; - l'étape (c) comprend la détermination par les moyens de traitement de données d'une durée de fonctionnement dudit équipement depuis un instant 25 de référence en fonction dudit signal ; - l'étape (c) comprend la multiplication de ladite durée de fonctionnement dudit équipement avec la puissance nominale de l'équipement. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif de 30 comptage comprenant une sonde magnétique et des moyens de traitement de données configurés pour, lorsque le dispositif est disposé à proximité d'un équipement, mettre en oeuvre des modules de : - Réception depuis ladite sonde magnétique d'un signal représentatif de la détection par la sonde magnétique d'un champ magnétique généré par l'équipement lorsqu'il est en fonctionnement ; - Estimation d'une consommation électrique de l'équipement en fonction dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement. Selon des caractéristiques avantageuses : - le dispositif comprend des moyens de fixation adhésifs ou magnétiques à l'équipement ; - le dispositif comprend des moyens de génération électrique adaptés 15 pour, lorsque le dispositif est disposé à proximité d'un équipement, alimenter le dispositif à partir d'un champ magnétique ou un gradient de température généré par l'équipement. PRESENTATION DES FIGURES 20 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif de 25 comptage utilisé dans le procédé selon l'invention ; - les figures 2a-2c sont des schémas de trois modes de réalisation d'installations pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. 30 DESCRIPTION DETAILLEE Architecture générale La figure 1 représente un mode de réalisation préféré d'un dispositif de comptage 1 pour la mise en oeuvre du présent procédé d'estimation de la consommation électrique d'un équipement 2 (lequel apparait sur les figures 2a-2c qui seront décrites en détail plus loin). Cet équipement peut être n'importe quel équipement électrique, en particulier un équipement domestique alimenté par un réseau électrique 200, typiquement un réseau à grande échelle qui relie une pluralité de sources électriques, dont des sources d'énergie d'origine non-renouvelable (nucléaire et/ou fossile) et des sources d'énergie d'origine renouvelable (solaire, éolien, etc.). L'équipement 2 est de façon préférée un équipement présentant une puissance nominale tel qu'un équipement de chauffage, en particulier un équipement de chauffage « tout-ou-rien » (un convecteur, un chauffe-eau, etc.) pour lequel l'estimation est optimale, mais on comprendra qu'il peut être n'importe quel équipement d'une habitation fonctionnant par intermittence (par exemple des moyens de ventilation, un réfrigérateur, une télévision, etc.). Les figures 2a-2c représentent par exemple comme équipement 2, un système de chauffage comprenant un élément chauffant électrique 20 (typiquement une résistance, de sorte que l'équipement est à effet Joule) contrôlé et alimenté par un module 21. La puissance nominale correspond à la puissance instantanée consommée par l'équipement 2 lorsqu'il est en fonctionnement normal (par exemple 2500W pour un radiateur en chauffe). Le dispositif 1 se dispose à proximité de l'équipement 2, en particulier au voisinage d'un élément sujet à des forts courants (un câble d'alimentation, une résistance principale, etc.). Il peut comprendre des moyens de fixation 15 à l'équipement 2, en particulier une surface collante ou magnétique de sorte à « adhérer » à une surface externe de l'équipement 2, notamment de façon réversible et amovible : il est ainsi possible de changer l'équipement 2 qui est surveillé simplement en déplaçant le dispositif 1. Dans tous les cas, l'installation du dispositif 1 est facile, sans risque, et ne nécessite aucun coût. Le dispositif 1 comprend au moins une sonde magnétique 11. Par sonde magnétique, on entend un capteur apte à détecter un champ magnétique généré par l'équipement 2 lorsqu'il est en fonctionnement. En effet, tout élément conducteur dans lequel circule un courant électrique génère un champ magnétique. Dans le cadre du présent procédé, il est inutile de pouvoir quantifier ce champ magnétique, il importe seulement de différencier une situation de référence dans laquelle l'équipement 2 n'est pas en fonctionnement d'une situation dans laquelle l'équipement 2 est en fonctionnement. La notion d'équipement 2 qui « n'est pas en fonctionnement » doit être interprétée largement et correspond soit à une situation dans laquelle l'équipement 2 est complètement arrêté, soit en fonctionnement dégradé, c'est-à-dire dans laquelle il présente une consommation sensiblement inférieure à sa puissance nominale. Par exemple un radiateur peut être en marche, sans que sa résistance 20 ne chauffe (si un seuil de température est atteint). Seul son module de contrôle 21 sera alimenté, pour une consommation de l'ordre de 1`)/0 de sa puissance nominale (de façon générale, on comprendra que la consommation de veille d'un équipement 2 est très inférieure à 20% de sa puissance nominale). On considèrera alors, dans de telles conditions, qu'il n'est pas en fonctionnement. Lorsqu'il n'est pas en fonctionnement, l'équipement 2 génère un champ magnétique sensiblement plus faible que lorsqu'il est en fonctionnement au vu des différences d'intensité du courant qui y circule. Il est à noter que même complètement arrêté, l'équipement 2 peut continuer à générer un faible champ magnétique que ce soit à cause d'éléments métalliques massifs, d'aimants permanents, voire par exemple à cause de batteries permettant par exemple de maintenir une alimentation de secours de mémoires ou de modules de communication. L'homme du métier saura faire la distinction entre le champ magnétique mesuré par la sonde 11 lorsque l'équipement 2 est en 5 fonctionnement et celui mesuré par la sonde 11 lorsque l'équipement 2 n'est pas en fonctionnement. On comprendra ainsi qu'il est n'est pas nécessaire que la sonde magnétique 11 soit particulièrement précise, il importe plutôt qu'elle soit peu chère et peu consommatrice. Elle peut par exemple être de type bobiné 10 (comme sur la figure 1), à effet Hall, magnétorésistive, etc. On notera que la sonde 11 peut être déportée en dehors du dispositif 1, par exemple de sorte à être au plus près de l'équipement 2. Dans un mode de réalisation préféré qui sera décrit par la suite, le 15 dispositif 1 comprend en outre des moyens de traitement de données 12 tels qu'un processeur ou un microcontrôleur, éventuellement associés à une mémoire adaptée pour stocker des informations telles que la valeur de la puissance nominale de l'équipement 2. Avantageusement il peut également comprendre un module de 20 communication sans-fil 13 (typiquement WiFi, bluetooth, etc.) et/ou une interface 14, laquelle peut être une interface de sortie (par exemple un afficheur, un haut-parleur, etc.) et/ou une interface d'entrée (par exemple un clavier). Le dispositif 1 peut également comprendre une batterie (typiquement 25 piles) pour alimenter ses composants, voire (si la consommation du dispositif 1 est suffisamment faible) être alimenté par induction par le champ magnétique généré par l'équipement 2, par un module thermoélectrique dans le cas d'un équipement 2 générateur de chaleur (utilisant l'effet Seebeck pour produire de l'électricité grâce au gradient de température 30 entre l'équipement 2 et l'air ambiant), ou encore par un mini-panneau photoélectrique. De façon préférée, le dispositif 1 est autonome, et en particulier uniquement alimenté via le champ magnétique ou le gradient de température généré par l'équipement 2, i.e. sans batterie ou alimentation supplémentaire. Il peut en outre comprendre un boitier protégeant ses composants. Procédé Le présent procédé commence par une étape (a) de détection par la sonde magnétique 11 du dispositif 1 disposé à proximité de l'équipement 2 d'un champ magnétique généré par l'équipement 2 lorsqu'il est en 10 fonctionnement. Dans une étape (b), est émis à destination des moyens de traitement de données 12 connectés à ladite sonde magnétique 11, un signal représentatif du caractère en fonctionnement de l'équipement 2 lorsqu'il détecte ledit champ magnétique. Comme expliqué ces moyens de 15 traitement 12 sont avantageusement ceux du dispositif 1 (et ainsi la connexion entre la sonde 11 et ceux-ci est directe via un fil) mais on comprendra que ces moyens 12 peuvent être déportés et ce signal peut le cas échéant être véhiculé par des moyens de communication dédiés. 20 Dans le cas préféré des moyens 12 intégrés, ce signal peut être réduit à sa plus simple expression, avec un signal de référence (valeur «0 ») lorsque le champ magnétique détecté est caractéristique de l'équipement 2 non en fonctionnement, et un signal alternatif (valeur « 1 ») lorsque le champ magnétique détecté est caractéristique de l'équipement 2 25 en fonctionnement. Alternativement, la sonde 11 envoie en permanence un signal brut fonction de l'intensité du champ magnétique mesuré, et ce sont les moyens de traitement de données qui traitent ce signal (traitement électronique ou numérique) de sorte à identifier les périodes pendant lesquelles l'équipement 2 est en fonctionnement de celles pendant 30 lesquelles l'équipement 2 n'est pas en fonctionnement (il peut s'agir d'une simple comparaison avec un seuil prédéterminé). Dans tous les cas, l'objectif est d'identifier au niveau des moyens de traitement de données 12 les intervalles temporels de fonctionnement, ou non, de l'équipement 2. Pour cela, les moyens 12 peuvent détecter les transitions (mise en fonctionnement/interruption du fonctionnement), tout en mesurant par un compteur la durée entre deux transitions. On obtiendra ainsi par exemple « 2h12 de fonctionnement, puis 18 minutes de non-fonctionnement, puis 58 minutes de fonctionnement, puis 7h20 de non-fonctionnement, puis 6h50 de fonctionnement, etc. ». Dans une étape (c), les moyens de traitement de données 12 estiment ladite consommation électrique de l'équipement 2 en fonction dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement 2. Il s'agit simplement de déterminer, pour un intervalle de temps donné (en particulier une journée, ou depuis la dernière consultation du dispositif 1) le temps effectif pendant lequel l'équipement 2 était en fonctionnement et de multiplier ce temps par la puissance nominale. En d'autres termes, l'étape (c) comprend la détermination par les moyens de traitement de données 12 d'une durée de fonctionnement dudit équipement 2 depuis un instant de référence (i.e. le moment à partir duquel on mesure la consommation, par exemple le moment où l'on a interrogé la dernière fois le dispositif 1, l'instant 24h avant si l'on fait une mesure roulante, 0h00 dans la journée, etc.) en fonction dudit signal. Il est important de noter que la mesure de champ magnétique est utilisée uniquement pour distinguer les moments où l'équipement 1 est en fonctionnement de ceux où il ne l'est pas. Aucune valeur d'intensité ou de tension dans l'équipement 2 n'est déterminée par les moyens de traitement de données 12 à partir du signal émis par la sonde 11. Et de façon avantageuse, le signal émis est seulement représentatif du caractère en fonctionnement ou non de l'équipement 2, c'est-à-dire qu'il n'est pas suffisamment précis pour déterminer de telles valeurs d'intensité ou de tension, car ce serait un coût inutile. Ainsi, si l'exemple ci-avant décrivait les intervalles de fonctionnement sur une journée, on obtient 2h12+0h58+6h50 de fonctionnement soit 10h. Pour une puissance nominale de 2500W, cela fait une consommation estimée de 25kWh. Comme représenté sur la figure 1, une étape (d') d'affichage sur l'interface 14 du dispositif 1 peut être mise en oeuvre de sorte à afficher ladite consommation estimée (ici 25kWh). Dans le cas d'un tel affichage, le dispositif peut par exemple afficher en permanence, ou suite à un appui sur un bouton, la consommation jusque-là mesurée sur la journée (qui, comme expliqué, peut commencer à partir de l'instant de référence, par exemple 00h00 ou par exemple 07h00), ou la consommation roulante sur les dernières 24h (dans ce cas-là l'instant de référence est l'instant 24h avant le moment présent). La mesure de consommation roulante sur 24h est pratique car elle permet de détecter des situations anormales : en théorie, une telle consommation roulante devrait être constante, sauf si l'équipement se met à sous- ou sur-fonctionner, que ce soit à cause d'un facteur normal (météo, etc.) ou d'un problème (thermostat défaillant, etc.). Il est à noter que dans l'exemple précédent, les périodes de « non- fonctionnement » ont été ignorées alors que comme expliqué elles peuvent être associées à une consommation certes faible mais non nulle. Pour cela, l'estimation peut également être fonction d'une puissance dégradée correspondant à une puissance moyenne en « non-fonctionnement », sensiblement inférieure à la puissance nominale. Alternativement, un coefficient peut être fixé (par exemple 10%, voire 1 ou 2%), coefficient fixant un rapport puissance dégradée/ puissance nominale. Ainsi, la consommation est estimée comme la somme : - Du produit de la durée de fonctionnement depuis l'instant de référence par la puissance nominale ; et - Du produit de la durée de non-fonctionnement (i.e. la durée totale depuis l'instant de référence moins la durée de fonctionnement) depuis l'instant de référence par la puissance dégradée. Pour reprendre l'exemple avant, si l'on suppose une puissance dégradée de 100W sur les 14h restantes de la journée, on obtient une 5 consommation totale estimée de 26,4 kWh (sur la plage de 24h). Utilisation de la consommation De façon préférée, le dispositif 1 comprend comme expliqué un 10 module 13 de communication sans fil. Cela permet avantageusement la mise en oeuvre d'une étape (d) (le cas échéant en complément ou en remplacement de l'étape (d') d'affichage évoquée avant) d'émission à destination d'un récepteur 3 de ladite consommation estimée via des moyens de communication sans-fil du 15 dispositif 1. Ce récepteur peut être de nombreux types, d'où différents types d'étapes (d) illustrées par les figures 2a-2c. Dans un premier mode de réalisation illustré par la figure 2a, le 20 récepteur 3 est un terminal mobile (par exemple smartphone ou tablette tactile) communiquant directement avec le dispositif 1 par exemple via une communication de courte portée (Bluetooth, NFC, etc.), ou via un réseau mobile (GSM, 3G, 4G, etc.). Dans un tel mode, une application sur le terminal mobile 3 permet 25 d'interagir avec le dispositif 1, qui peut ainsi être dépourvu d'interface 14 au profit de celle du terminal 3. Ainsi, le terminal 3 peut permettre de consulter la consommation, mais aussi de renseigner des paramètres tels que la puissance nominale et/ou la puissance dégradée. Par ailleurs, le terminal 3 peut stocker des 30 historiques de la consommation (les intervalles) stockés temporairement par le dispositif 1 et transmis à chaque connexion entre le module de communication 13 et le terminal 3. Dans un deuxième mode de réalisation illustré par la figure 2b, le récepteur 3 est un compteur électrique communicant (par exemple LINKY) disposant d'un émetteur Télé-Information Client (TIC) intégré ou non. En 5 fonction de cette consommation reçue, le compteur intelligent peut (éventuellement de façon automatisée pour l'usager) envoyer des consignes au module de contrôle 21 de l'équipement 2 pour modifier cette consommation (si par exemple elle est anormalement élevée). Le compteur 3 peut également envoyer une information représentative de la « qualité de 10 tension » au module 21 pour corriger la consommation estimée. En effet la puissance nominale d'un appareil est donnée pour une tension nominale (230V). Si la tension au niveau du foyer est légèrement différente à cause de la distance avec les sources d'énergie (on est en « bout de réseau ») un coefficient correcteur peut être appliqué. 15 Dans un troisième mode de réalisation illustré par la figure 2c, le récepteur 3 est un boitier d'accès à internet de type « box » d'un fournisseur d'accès à Internet. Ce boitier 3 peut générer un réseau Wi-Fi permettant la connexion du dispositif 1, et éventuellement de plusieurs dispositifs 1a, 1 b 20 chacun associé à un équipement 2a, 2b. Le boitier 3 est lui-même connecté à Internet 31. Il peut envoyer sur ce réseau les données de consommation par exemple à l'opérateur énergéticien pour des études, et/ou récupérer des données additionnelles (par exemple météorologique) de sorte à faire des traitements statistiques 25 visant à optimiser la consommation globale. On comprendra que quel que soit le récepteur 3 (et même sans récepteur 3), il est intéressant de multiplier les dispositifs 1 pour avoir la surveillance la plus globale de la consommation du foyer. 30 Système Selon un deuxième aspect, l'invention concerne également le dispositif de comptage 1 pour la mise en oeuvre du présent procédé. Le dispositif 1 comprend une sonde magnétique 11 et des moyens de traitement de données 12. Ces derniers sont configurés pour, lorsque le dispositif 1 est disposé à proximité d'un équipement 2 (en particulier lors lorsque qu'il est fixé à l'équipement 2 par les moyens de fixation 15), mettre en oeuvre des modules de : - Réception depuis ladite sonde magnétique (11) d'un signal représentatif de la détection par la sonde magnétique (11) d'un champ magnétique généré par l'équipement (2) lorsqu'il est en fonctionnement ; - Estimation d'une consommation électrique de l'équipement (2) en fonction dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement (2). REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'une consommation électrique d'un équipement (2), caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'étapes 5 de : (a) Détection par une sonde magnétique (11) d'un dispositif (1) disposé à proximité de l'équipement (2) d'un champ magnétique généré par l'équipement (2) lorsqu'il est en fonctionnement ; (b) Emission à destination de moyens de traitement de données 10 (12) connectés à ladite sonde magnétique (11) d'un signal représentatif du caractère en fonctionnement de l'équipement (2) lorsqu'il détecte ledit champ magnétique, (c) Estimation par les moyens de traitement de données (12) de ladite consommation électrique de l'équipement (2) en fonction 15 dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement (2). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de traitement de données (12) sont intégrés au dispositif (1), le procédé comprenant une étape (d) d'émission à destination d'un récepteur (3) de 20 ladite consommation estimée via des moyens de communication sans-fil (13) du dispositif (1). 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant la réception préalable par les moyens de traitement de données (12) via les moyens de 25 communication sans-fil (13) de ladite puissance nominale de l'équipement (2). 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel le récepteur (3) est choisi parmi un terminal mobile, un compteur électrique 30 communiquant et un boitier d'accès à internet. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une étape (d') d'affichage sur une interface (14) du dispositif (1) de ladite consommation estimée. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape (c) est également fonction d'une puissance dégradée de l'équipement (2). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel 10 l'étape (c) comprend la détermination par les moyens de traitement de données (12) d'une durée de fonctionnement dudit équipement (2) depuis un instant de référence en fonction dudit signal. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape (c) 15 comprend la multiplication de ladite durée de fonctionnement dudit équipement (2) avec la puissance nominale de l'équipement (2). 9. Dispositif de comptage (1) comprenant une sonde magnétique (11) et des moyens de traitement de données (12) configurés 20 pour, lorsque le dispositif (1) est disposé à proximité d'un équipement (2), mettre en oeuvre des modules de : - Réception depuis ladite sonde magnétique (11) d'un signal représentatif de la détection par la sonde magnétique (11) d'un champ magnétique généré par l'équipement (2) lorsqu'il est en 25 fonctionnement ; - Estimation d'une consommation électrique de l'équipement (2) en fonction dudit signal et d'une puissance nominale de l'équipement (2). 30 10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant des moyens de fixation (15) adhésifs ou magnétiques à l'équipement (2). 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, comprenant des moyens de génération électrique adaptés pour, lorsque le dispositif (1) est disposé à proximité d'un équipement (2), alimenter le dispositif (1) à partir d'un champ magnétique ou un gradient de température généré par 5 l'équipement (2).