Brevet FR3050192A1 — publié le 20171020

Dispositif portatif de dévidage d'un câble électrique, notamment un câble de charge pour un véhicule électrique ou hybride La présente invention concerne un dispositif portatif de dévidage d'un câble électrique, notamment un câble de charge pour un véhicule électrique ou hybride. Dans le contexte actuel de consensus autour du réchauffement climatique, la diminution des émissions de dioxyde de carbone (CO2) est un défi majeur auquel sont confrontés les constructeurs automobiles, les 10 normes étant toujours plus exigeantes en la matière. Outre l'amélioration constante des rendements des moteurs thermiques classiques, qui s'accompagne d'une baisse des émissions de CO2, les véhicules électriques (« EV » d'après la terminologie anglo-saxonne « Electric Vehicle ») et les véhicules hybrides thermique-électrique (« HEV » 15 d'après la terminologie anglo-saxonne « Hybrid Electric Vehicle ») sont aujourd'hui considérés comme la solution la plus prometteuse pour diminuer les émissions de CO2. Différentes technologies de stockage de l'énergie électrique ont été testées dans les dernières années afin de répondre aux besoins des EV. 20 Il apparaît aujourd'hui que les batteries à cellules lithium-ion (Li-ion) sont celles susceptibles de fournir le meilleur compromis entre la densité de puissance, qui favorise les performances en termes d'accélération notamment, et la densité d'énergie, qui favorise l'autonomie. Cependant, l'utilisation de cette technologie Li-ion pour constituer des batteries de 25 traction pour EV n'est pas sans poser de nombreuses difficultés, notamment si l'on considère les niveaux de tension nécessaires aux bornes de la batterie, de l'ordre de 400 volts (V), ou encore les niveaux de puissance de recharge nécessaires, de l'ordre de 2 à 3 kilowatts-heure en charge lente pendant plusieurs heures, jusqu'à plusieurs dizaines de kilowatts-heure en 30 charge rapide pendant quelques dizaines de minutes. A de tels niveaux de puissance de charge, le câble de charge lui-même est soumis à de fortes contraintes. 3050192 2 La solution la plus connue, qui est également la plus simple, est de fournir un câble de charge « volant » de grande section adaptée à la puissance de charge maximale envisagée, que l'on transporte dans le coffre 5 du véhicule. Le principal inconvénient de cette solution est que, durant les phases de charge, le câble traîne par terre et se salit. Donc, soit l'utilisateur le replie proprement (ce qui peut s'avérer compliqué compte-tenu de sa section importante) avant de le ranger dans son coffre et il se salit les mains, soit il le pose en vrac dans le coffre et il y a un risque non négligeable qu'il 10 doive le démêler lorsqu'il en aura à nouveau besoin. Se salir les mains semble donc inévitable, et il s'agit là d'un inconvénient que la présente invention se propose de résoudre. 15 Pour éviter cet inconvénient, il est connu de l'état de la technique, notamment de la demande de brevet US2015/0008878A1, un dispositif de stockage d'un câble de charge comportant un dévidoir muni d'une manivelle pour dérouler et enrouler le câble, ainsi que d'une poignée pour transporter le dispositif. Il comporte également un boîtier de contrôle de la charge, 20 intégré au centre du dévidoir, qui permet notamment une recharge lente sur prise standard. Un inconvénient majeur de cette solution est le risque d'échauffement. En effet, à des niveaux de puissance élevés pour charge rapide, les problèmes d'échauffement ne se limitent pas à la batterie : tous les éléments conducteurs impliqués dégagent une grande quantité de 25 chaleur par effet joule et il est nécessaire de prendre en compte ce phénomène lors de la conception de l'ensemble de l'architecture électrique du véhicule. Ainsi, non seulement le câble de charge reliant le véhicule à la borne de charge doit être choisi de section suffisamment importante, mais il doit également être agencé d'une manière permettant d'évacuer la chaleur 30 de manière contrôlée. Ce n'est manifestement pas le cas d'une solution par enroulement comme dans US2015/0008878A1. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients 35 précités, notamment ceux liés au risque d'échauffement. A cet effet, 3050192 3 l'invention a pour objet un dispositif portatif de dévidage d'un câble électrique. Le corps du câble situé entre ses deux extrémités est contenu au moins partiellement dans un boîtier de rangement comportant deux ouvertures dont dépassent les deux extrémités du câble respectivement, ces 5 extrémités étant chacune munie de moyens de connexion électrique. Le corps du câble est guidé dans le boîtier par une pluralité de moyens de guidage agencés de telle sorte que le corps du câble est apte, sur toute sa longueur contenue dans le boîtier, au refroidissement par convection naturelle ou forcée. Dans un mode de réalisation préféré, la pluralité de moyens de guidage peut inclure une pluralité de charriots, chacun desdits charriots pouvant être mobile sur au moins une glissière et apte à être ramené vers une position initiale de rangement sur ladite glissière par des moyens de rappel. Avantageusement, chacun des charriots peut comporter une bobine montée sur roues dans la glissière, la bobine pouvant comporter un nombre prédéterminé de roues à gorge aptes à accueillir une portion du câble. Par exemple, les moyens de rappel de chacun des charriots pouvant inclure au moins un ressort, la pluralité de moyens de guidage peut inclure en outre deux taquets coinceurs disposés à proximité des deux ouvertures dans le boîtier respectivement et dans lesquels peuvent passer les deux extrémités du câble respectivement, de manière à bloquer lesdites extrémités contre la force de rappel exercée par les ressorts. Par exemple, les moyens de rappel de chacun des charriots peuvent inclure au moins un lien de rappel attaché à un cordon central de tirage manuel dont une extrémité peut dépasser du boîtier par une troisième ouverture dans ledit boîtier. Avantageusement, la pluralité de moyens de guidage peut inclure 30 en outre deux guides cylindriques (59, 60) disposés à proximité des deux ouvertures du boîtier (13) dont dépassent les deux extrémités du câble (10) respectivement. Un stop-cordon peut être disposé sur le cordon central de tirage à l'extérieur du boitier, afin de bloquer chacun des charriots mobiles dans sa 35 position initiale de rangement sur sa glissière. 3050192 4 Le boîtier peut comporter en outre des moyens de ventilation alimentés par le câble et disposés de manière à refroidir par convection forcée le corps dudit câble sur toute sa longueur contenue dans le boîtier. 5 La présente invention a également pour objet un tel dispositif portatif de dévidage d'un câble de charge pour véhicule électrique ou hybride, un dispositif de régulation de charge étant disposé dans le boîtier le long du câble. Avantageusement, le dispositif de régulation de charge peut être disposé sensiblement au centre du boîtier. 10 Outre ses avantages en termes de refroidissement, un dispositif selon la présente invention a encore pour principal avantage qu'il est ergonomique dans le sens où son utilisation ne nécessite pas de se salir les 15 mains, et qu'il offre un encombrement limité, de sorte qu'on peut le ranger dans le coffre sans pénaliser le volume utile pour les bagages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 20 à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4 et 5 qui représentent schématiquement des variantes de réalisation de l'invention. 25 Une idée directrice des variantes de réalisation illustrées ci-après est d'intégrer un câble de charge 10, ainsi que son dispositif 16 de régulation/protection conforme à la norme IEC61851-1, dans un boîtier 13 en forme de mallette par exemple, afin de proposer à l'utilisateur un produit ergonomique facile à manipuler et à ranger dans le coffre d'un véhicule. Comme illustré par l'exemple de réalisation de la figure 1, sur laquelle seul le fond 132 du boîtier 13 en forme de mallette est visible pour des raisons de clarté, deux sorties sont nécessaires sur la mallette : d'un côté pour une fiche 12, raccordée à une portion 102 du câble 10, qui va se brancher dans une prise murale raccordée à un réseau de fourniture 3050192 5 d'électricité, et de l'autre côté pour une fiche 11, raccordée à une portion 101 du câble 10, qui va se brancher dans une prise disposée sur le véhicule. Un dispositif de régulation 16 est disposé au centre du boîtier 13 en forme de mallette, de sorte à respecter, par l'intermédiaire de la portion 5 102 du câble 10, une distance maximale de 30 centimètres entre la prise murale et le dispositif de protection, cette distance étant requise par la norme IEC61851-1. Les pointillés illustrent schématiquement des glissières 17 dans lesquelles circulent, à partir d'une position initiale I de rangement, des 10 chariots mobiles 15 entraînés par le câble 10. Ces charriots 15 sont schématiquement illustrés sur la figure 1 par des cylindres autour desquels le câble 10 vient partiellement se bobiner. Ils sont représentés plus en détails sur les figures 2a et 2b, qui illustrent des charriots mobiles 15 dans leurs positions initiales I de rangement et qui montrent que chaque charriot 15 15 comporte une bobine 152 pour accueillir partiellement le câble 10 autour d'un axe A. Il est important de comprendre que c'est ce bobinage partiel qui confère à l'invention son avantage principal par rapport aux solutions par enroulement : c'est lui qui assure que toute la longueur du câble contenue dans le boîtier est refroidie par convexion naturelle, aucune portion du câble 20 10 ne se retrouvant enfouie au coeur d'un enroulement. Dans l'exemple des figures 2a et 2b, les bobines 152 peuvent comporter chacune 4 roues à gorge 1521 de guidage du câble 10, empilées les unes sur les autres et séparées l'une de l'autre par une rondelle, et libres en rotation autour de l'axe A. Dans la position initiale de rangement illustrée par les figures 2a et 25 2b, les 4 roues à gorge accueillent chacune une portion du câble 10. Le dispositif selon l'invention est « plein », le câble 10 étant complètement rangé. Suivant la longueur de câble 10 nécessaire pour brancher ce dernier au véhicule, il suffit de tirer plus ou moins sur les portions 101 et 102 du câble 10, qui entraîne alors les roues 1521 en rotation autour de l'axe A. 30 Chaque roue à gorge 1521 se met alors à tourner librement autour de l'axe A. Avantageusement, ces roues à gorge 1521 peuvent s'adapter à la vitesse de rotation du câble 10 autour du cylindre d'axe A, cette vitesse de rotation étant différente d'une roue à l'autre. Ceci jusqu'à ce que le dispositif selon l'invention soit « vide », le câble 10 étant totalement sorti. Le nombre de charriots mobiles 15, la taille des bobines 152, notamment le nombre de 3050192 6 roues à gorge 1521, et par conséquent la taille du boîtier 13 en forme de mallette, sont à adapter à la longueur totale du câble 10 souhaitée. Dans l'exemple de la figure 1, des taquets coinceurs 19 et 20 sont disposés dans le boîtier 13 à proximité immédiate des deux points de sortie 5 des portions 101 et 102 respectivement, afin de guider la sortie du câble d'une part, et d'autre part de coincer le câble 10 lorsqu'il est sorti, de sorte qu'il ne s'exerce pas de force de rappel sur le câble 10 lorsque celui-ci est sorti totalement ou partiellement. En effet, cette force ravalerait inopportunément le câble 10 dans le boîtier 13. Les taquets 19 et 20 peuvent 10 se décoincer par simple traction sur le câble 10. De tels taquets coinceur sont connus de l'état de la technique d'autres domaines. Des guides cylindriques 21 peuvent être disposés entre le dispositif de régulation 16 et l'un des charriots 15 guidant la portion 102 du câble 10 vers l'extérieur du boîtier 13. 15 Les figures 2a et 2b illustrent plus particulièrement deux exemples de réalisation de l'invention dans lesquels chaque charriot mobile 15 est rappelé par un ressort 18. Chaque charriot mobile 15 comporte un châssis 20 151 porté par quatre roues 153 et supportant une bobine 152 décrite précédemment. Comme explicité précédemment, s'agissant de la position initiale I de rangement, les bobines 152 sont pleines, leurs quatre roues à gorge 1521 accueillant une portion du câble 10, et les ressorts 18 ne sont pas en tension. C'est pour des raisons de fiabilité, notamment pour 25 empêcher qu'ils se mettent de travers, que chaque charriot mobile 15 comporte 4 roues. Dans le mode de réalisation de la figure 2a, les glissières 17 sont disposées au-dessus et au-dessous des roues 153 du chariot 15. Dans le mode de réalisation de la figure 2b, les glissières 17 sont disposées à 30 l'intérieur des roues du chariot 15. Mais on pourrait dans ce dernier cas envisager de limiter à 2 le nombre de roues du chariot 15. Les figures 3a et 3b illustrent, par une vue de profil et une vue de 35 haut respectivement, un exemple de réalisation de l'invention dans lequel le 3050192 7 câble 10 est refroidi en utilisant une circulation d'air prélevé à l'extérieur au travers du capot supérieur 131 du boîtier 13, via une entrée d'air 31 et un ventilateur 32 par exemple.2 5 La figure 4 illustre un exemple de réalisation de l'invention dans lequel le câble 10 est refroidi en utilisant un module pelletier 41 et des modules de brassage 42 et 43 disposés respectivement sur et sous le capot supérieur 131 du boîtier 13, de l'air se trouvant enfermé à l'intérieur du boîtier 10 13 et étant refroidi par le module pelletier 41, limitant ainsi les entrées d'air et donc de poussières dans le boîtier 13. La figure 5 illustre un autre exemple de réalisation de l'invention, 15 dans lequel les ressorts 18 et les taquets coinceurs 19 et 20 sont avantageusement remplacés par des liens 52, 53, 54, 55 et 56 de rappel des chariots 15, ces liens 52 à 56 passant respectivement dans des poulies 62, 63, 64, 65 et 66 centrées en bout de glissières 17 sur les positions initiales de rangement I sensiblement, et ces liens 52 à 56 étant tous attachés à un 20 cordon central de tirage 51 sur lequel tire l'utilisateur pour ravaler le câble électrique 10 dans le boîtier 13 en remettant tous les charriots mobiles 15 dans leur position initiale I. Des guides cylindriques 60 et 59 guident avantageusement les portions 101 et 102 respectivement du câble 10 aux sorties du boîtier 13. L'avantage de ce mode de réalisation est la simplicité 25 mécanique, source de fiabilité. Un stop-cordon 57 peut être disposé sur le cordon de tirage 51 afin de bloquer le câble 10 et les prises en position de rangement une fois le câble 10 complètement ravalé dans le boîtier 13. 30 Un des principaux avantages d'un dispositif selon l'invention est donc que le câble de charge n'est pas enroulé : il n'y a pas de contraintes thermiques additionnelles liées à un enroulement à prendre en compte durant la charge, notamment durant la charge rapide à forte puissance, ceci même lorsque le câble de puissance n'est que partiellement sorti de son 35 boîtier, car toute la longueur du câble contenue dans le boîtier est refroidie 3050192 8 au moins par convection naturelle, voire par convection forcée via un ventilateur. Il est aussi ergonomique et facile à ranger dans le coffre d'un véhicule. Enfin, son coût de mise en oeuvre est relativement faible. REVENDICATIONS1. Dispositif portatif de dévidage d'un câble électrique(10), le corps du câble situé entre ses deux extrémités étant contenu au moins partiellement dans un boîtier de rangement (13), le boîtier comportant deux ouvertures dont dépassent les deux extrémités du câble respectivement, lesdites extrémités étant chacune munie de moyens de connexion électrique, le dispositif étant caractérisé en ce que le corps du câble est guidé dans le boîtier par une pluralité de moyens de guidage agencés de telle sorte que le corps du câble est apte, sur toute sa longueur contenue dans le boîtier, au refroidissement par convection naturelle ou forcée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de moyens de guidage inclut une pluralité de charriots (15), chacun desdits charriots étant mobile sur au moins une glissière (17) et apte à être ramené vers une position initiale (I) de rangement sur ladite glissière par des moyens de rappel. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des charriots (15) comporte une bobine (152) montée sur roues (153) dans la glissière (17), la bobine comportant un nombre prédéterminé de roues à gorge (1521) aptes à accueillir une portion du câble (10). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, les moyens de rappel de chacun des charriots (15) incluant au moins un ressort (18), la pluralité de moyens de guidage inclut en outre deux taquets coinceurs (19, 20) disposés à proximité des deux ouvertures dans le boîtier (13) respectivement et dans lesquels passent les deux extrémités du câble (10) respectivement, de manière à bloquer lesdites extrémités contre la force de rappel exercée par les ressorts. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, les moyens de rappel de chacun des charriots (15) incluent au moins un lien de rappel (53, 54, 55, 56) attaché à un cordon central (51) de tirage manuel dont une extrémité dépasse du boîtier (13) par une troisième ouverture dans ledit boîtier. 3050192 10 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pluralité de moyens de guidage inclut en outre deux guides cylindriques (59, 60) disposés à proximité des deux ouvertures du boîtier (13) dont dépassent 5 les deux extrémités du câble (10) respectivement. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un stop-cordon (57) est disposé sur le cordon central de tirage à l'extérieur du boitier (13), afin de bloquer chacun des charriots mobiles (15) dans sa position 10 initiale de rangement sur sa glissière (17). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (13) comporte en outre des moyens de ventilation (31, 32, 41, 42, 43) alimentés par le câble (10) et disposés de 15 manière à refroidir par convection forcée le corps dudit câble sur toute sa longueur contenue dans le boîtier. 9. Dispositif portatif de dévidage d'un câble (10) de charge pour véhicule électrique ou hybride selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de régulation de charge (16) est disposé dans le boîtier (13) le long du câble. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de régulation de charge (16) est disposé sensiblement au centre du boîtier 25 (13).