Brevet FR3067180A1 — publié le 20181207

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE TRANSFÉRÉE LORS D'UNE RECHARGE PAR INDUCTION D'UN APPAREIL ÉLECTRIQUE DANS UN VÉHICULE L'invention concerne la recharge par induction de batteries rechargeables d'appareils électriques présents dans des véhicules, et plus précisément le contrôle de cette recharge. Certains véhicules comprennent un dispositif de recharge primaire la comportant un circuit primaire chargé de transférer par induction (ou sans contact) de l'énergie électrique à un circuit secondaire d'un dispositif de recharge secondaire faisant partie d'un appareil électrique afin qu'il le transforme en courant de recharge pour une batterie rechargeable de cet appareil électrique. 15 Le circuit primaire (du dispositif de recharge primaire du véhicule) comprend une bobine primaire qui, lorsqu'elle est alimentée en courant, génère un champ magnétique variable qui induit un transfert d'énergie électrique vers une bobine secondaire du circuit secondaire qui la transforme en courant de recharge pour la batterie rechargeable de son appareil 20 électrique. Comme le sait l'homme de l'art, plus on veut réduire la durée d'une recharge, plus on doit générer un champ magnétique d'intensité élevée. Or, plus cette intensité est élevée, plus on augmente le risque sanitaire des êtres vivants présents dans l'habitacle du véhicule, du fait de l'exposition au 25 champ magnétique. C'est la raison pour laquelle il existe dans de nombreux pays des règles définissant une valeur maximale d'intensité de champ magnétique à laquelle peut être exposée une personne dans un habitacle sans que cela n'occasionne un risque pour sa santé. Aujourd'hui, pour éviter tout risque sanitaire par principe de 30 précaution, l'intensité du champ magnétique qui est généré par le circuit primaire est volontairement bridée indépendamment du fait qu'un être vivant est présent ou non dans l'habitacle du véhicule, indépendamment de la 3067180 2 distance séparant la bobine primaire d'un être vivant présent dans l'habitacle du véhicule, et indépendamment de l'environnement réel dans l'habitacle du véhicule. De ce fait, la durée d'une recharge par induction d'une batterie d'un appareil électrique embarqué dans un véhicule est assez longue. 5 L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif destiné à contrôler la recharge par induction d'une batterie d'un appareil électrique comprenant un dispositif de recharge secondaire comportant un circuit secondaire transformant en courant de recharge pour cette batterie de l'énergie 1 o électrique transférée par induction par un circuit primaire d'un dispositif de recharge primaire installé dans un habitacle d'un véhicule. Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu'il comprend : - au moins un capteur interne propre à être installé dans l'habitacle et délivrant une mesure locale d'une intensité d'un champ magnétique 15 généré par l'induction, et - des moyens de contrôle ordonnant au dispositif de recharge primaire de transférer une nouvelle énergie électrique inférieure à une énergie électrique en cours de transfert lorsqu'au moins une mesure locale est supérieure à un seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans 20 l'habitacle. L'invention permet donc de contrôler l'intensité du champ magnétique qui est généré par le dispositif de recharge primaire en fonction de la zone de l'habitacle où un être vivant a été détecté, afin que ce dernier soit soumis à une intensité inférieure au seuil prédéfini. 25 Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent déterminer une énergie électrique maximale à transférer par induction lorsque l'une au moins des mesures 30 locales est supérieure au seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans l'habitacle, et peuvent ordonner au dispositif de recharge primaire de transférer une nouvelle énergie électrique au plus égale à cette énergie électrique maximale déterminée ; 3067180 3 > ses moyens de contrôle peuvent déterminer l'énergie électrique maximale en fonction d'une estimée d'une distance séparant le circuit primaire de l'être vivant détecté ; - il peut comprendre au moins deux capteurs internes propres à être 5 installés respectivement dans des première et deuxième zones d'accueil de passager(s) de l'habitacle, situées à proximité dudit circuit primaire ; - ses moyens de contrôle peuvent générer un message proposant à un être vivant présent dans l'habitacle de sélectionner une valeur d'énergie électrique à transférer vers l'appareil électrique, et destiné à être affiché 1 o et/ou diffusé par une interface homme/machine du véhicule et/ou une interface homme/machine de l'appareil électrique. L'invention propose également un dispositif de recharge primaire propre à équiper un véhicule et comprenant, d'une part, un circuit primaire chargé de transférer par induction de l'énergie électrique à un circuit 15 secondaire, d'un dispositif de recharge secondaire d'un appareil électrique embarqué dans le véhicule, afin qu'il le transforme en courant de recharge pour une batterie rechargeable, et, d'autre part, un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type 20 automobile, et comprenant un habitacle propre à embarquer un appareil électrique comprenant un dispositif de recharge secondaire comportant un circuit secondaire chargé de transformer en courant de recharge pour une batterie rechargeable de l'énergie électrique transférée par induction. Ce véhicule se caractérise par le fait qu'il comprend également un dispositif de 25 recharge primaire du type de celui présenté ci-avant. Le véhicule selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - il peut comprendre des moyens de détection générant un signal d'alerte à destination du dispositif de contrôle en cas de détection d'un être vivant 30 dans l'habitacle ; > les moyens de détection peuvent comprendre au moins un équipement choisi parmi un capteur de pression installé dans un siège et une caméra installée dans l'habitacle et acquérant des images d'au moins 3067180 4 une zone d'accueil de passager(s) de ce dernier ; 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, dans une vue du dessus, un 5 véhicule équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention et d'un dispositif de recharge primaire coopérant avec un dispositif de recharge secondaire d'un appareil électrique pour recharger par induction la batterie rechargeable de ce dernier. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle DC destiné à contrôler les recharges par induction d'une batterie rechargeable BR d'un appareil électrique EA embarqué dans un habitacle H d'un véhicule V. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple, et comme illustré non limitativement sur l'unique figure, d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant au moins un dispositif de recharge primaire propre à coopérer avec un dispositif de recharge secondaire d'un appareil électrique pour recharger par induction la batterie rechargeable de ce dernier. Par conséquent, elle concerne également les véhicules utilitaires, les cars (ou bus), les camions, les tramways, les engins de chantier, les véhicules agricoles, les engins de voirie, les ULMs (« Ultra Léger Motorisé »), les hélicoptères et les avions. Sur l'unique figure se trouve schématiquement représenté un véhicule V comprenant un habitacle H propre à accueillir au moins un passager (et plus généralement un être vivant), un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle DC selon l'invention, et un dispositif de recharge primaire DR1. Ce dispositif de recharge primaire DR1 comprend un circuit primaire CF comportant notamment une bobine primaire, associée à un condensateur, et propre, lorsqu'elle est alimentée en courant par le circuit d'alimentation électrique (ou réseau de bord) du véhicule V, à générer un champ magnétique variable qui induit un transfert par induction de l'énergie 3067180 5 électrique à un dispositif de recharge secondaire DR2 d'un appareil électrique EA temporairement embarqué dans le véhicule V et comportant également une batterie rechargeable BR. A titre d'exemple non limitatif, l'appareil électrique EA peut être un 5 téléphone portable (ou mobile), éventuellement de type dit intelligent (ou « smartphone »), ou une tablette électronique communicante, ou une console de jeux, ou un appareil de guidage par satellites portatif, ou un thermos, ou un appareil de réfrigération, ou encore un ventilateur portatif, et plus généralement tout équipement nécessitant une recharge par induction. 1 o Le dispositif de recharge primaire DR1 comprend également des moyens de gestion MG couplés à son circuit primaire CP, qui font par exemple partie d'un calculateur CA du véhicule V, et qui sont chargés de gérer la recharge de la batterie BR de l'appareil électrique EA. Dans l'exemple illustré, le calculateur CA est dédié à la recharge par induction et 15 donc fait partie du dispositif de recharge primaire DR1. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, le calculateur CA pourrait assurer au moins une autre fonction au sein du véhicule V. Dans l'exemple illustré non limitativement sur l'unique figure, le circuit primaire CF est installé dans une console centrale CC du véhicule V, 20 elle-même installée entre le siège du conducteur et le siège du passager dans une partie avant de l'habitacle H. Mais le circuit primaire CF pourrait être installé dans de nombreux autres endroits du véhicule V, comme par exemple la planche de bord, une boîte à gants, une console centrale arrière, ou entre les sièges. 25 Par ailleurs, on notera qu'un véhicule V peut comporter plusieurs circuits primaires CF partageant éventuellement les mêmes moyens de gestion MG. En d'autres termes, un véhicule V peut comporter un dispositif de recharge primaire DR1 à un ou plusieurs circuits primaires CF, ou bien plusieurs dispositifs de recharge primaires DR1 à au moins un circuit 30 primaire CF. Le dispositif de recharge secondaire DR2 est dédié à la recharge par induction de la batterie BR dans l'appareil électrique EA. Il comprend à cet effet un circuit secondaire CS comportant notamment une bobine 3067180 6 secondaire, associée à un condensateur, et qui, une fois qu'elle a été positionnée précisément devant (ou derrière) la bobine primaire du circuit primaire CP, comme illustré, est propre à transformer de l'énergie électrique transférée par la bobine primaire du dispositif de recharge primaire DR1 en 5 courant de recharge pour la batterie BR. Le dispositif de contrôle DC, selon l'invention, comprend au moins un capteur interne Clk et des moyens de contrôle MC. Le (chaque) capteur interne Clk est propre à être installé dans l'habitacle H et délivre des mesures locales de l'intensité du champ 1 o magnétique qui est généré par l'induction et mesuré là où il est installé. Dans l'exemple illustré non limitativement sur l'unique figure, le dispositif de contrôle DC comprend quatre capteurs internes C11 à CI4 (k = 1 à 4) qui sont installés respectivement dans quatre zones d'accueil de passager(s) de l'habitacle H. Ici, une première zone d'accueil de passager 15 Z1 est dédiée au conducteur (à gauche), une deuxième zone d'accueil de passager(s) Z2 est dédiée au(x) passager(s) avant droit, une troisième zone d'accueil de passager(s) Z3 est dédiée au(x) passager(s) arrière gauche, et une quatrième zone d'accueil de passager(s) Z4 est dédiée au(x) passager(s) arrière droit. 20 Mais le dispositif de contrôle DC peut comprendre n'importe quel nombre de capteurs internes Clk, dès lors que ce nombre est au moins égal à un (1). Ainsi, il peut en comprendre un ou au moins deux. En présence de deux capteurs internes Clk, ces derniers sont de préférence installés respectivement dans des première Z1 et deuxième Z2 zones d'accueil de 25 passager(s) de l'habitacle H, situées à proximité du circuit primaire CF. On comprendra que plus le véhicule V comprend d'endroits équipés de capteurs internes Clk, plus la précision du contrôle de l'énergie électrique transférée sera élevée. Par exemple, un capteur interne Clk peut être installé dans une 30 partie de la planche de bord qui est située devant un siège avant (conducteur ou passager), comme illustré non limitativement sur l'unique figure, ou sur un côté de la console centrale CC, ou dans une assise de siège (avant ou arrière), ou dans une face arrière d'un dossier de siège avant 3067180 7 ou d'un siège d'un rang intermédiaire, comme illustré non limitativement sur l'unique figure, ou encore dans un garnissage de portière (avant ou arrière) ou dans la garniture du plancher ou du tunnel. De préférence, un capteur interne Clk n'est pas installé complétement à l'intérieur d'une pièce ou d'un 5 équipement métallique car cela pourrait modifier notablement l'intensité du champ magnétique qui est effectivement présente localement. Les moyens de contrôle MC ordonnent au dispositif de recharge primaire DR1 de transférer une nouvelle énergie électrique qui est inférieure à l'énergie électrique en cours de transfert lorsqu'au moins une mesure 10 locale (fournie par un capteur interne Clk) est supérieure à un seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans l'habitacle H. Ainsi, on peut très avantageusement contrôler l'intensité du champ magnétique généré par le dispositif de recharge primaire DR1 en fonction de la zone où un être vivant a été détecté, afin que ce dernier soit soumis à une 15 intensité inférieure au seuil prédéfini. Ce dernier peut, par exemple, être imposé par une règle sanitaire nationale ou internationale destinée à éviter un risque sanitaire. Par conséquent, en l'absence d'être vivant dans l'habitacle H, on peut utiliser des intensités du champ magnétique élevées, voire très élevées, afin de réduire notablement la durée de la recharge. De 20 même, si le circuit primaire CF est éloigné d'un siège sur lequel est assis un passager (ou être vivant), on pourra, a priori, utiliser une intensité du champ magnétique plus élevée que lorsque le circuit primaire CF est situé à proximité d'un siège sur lequel est assis un passager (ou être vivant). De plus, le contrôle peut s'effectuer en fonction de l'agencement de 25 l'habitacle H puisqu'il repose sur des mesures locales réelles de l'intensité du champ magnétique pouvant être ressentie par un être vivant présent là où ces mesures locales sont réalisées. Les moyens de contrôle MC peuvent transmettre chaque ordre au moyen d'un message (ou d'une requête), ou d'un signal (analogique ou 30 numérique) à destination des moyens de gestion MG du dispositif de recharge primaire DR1, lesquels gèrent la recharge et notamment la valeur maximale de l'énergie électrique à transférer en coopération avec le dispositif de recharge secondaire DR2. 3067180 8 Par exemple, les moyens de contrôle MC peuvent déterminer une énergie électrique maximale à transférer par induction lorsque l'une au moins des mesures locales est supérieure au seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans l'habitacle H. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC 5 ordonnent au dispositif de recharge primaire DR1 de transférer une nouvelle énergie électrique qui est au plus égale à cette énergie électrique maximale déterminée. En présence de l'option décrite dans le paragraphe précédent, les moyens de contrôle MC peuvent, à titre d'exemple, déterminer l'énergie 1 o électrique maximale en fonction d'une estimée de la distance qui sépare le circuit primaire CF de l'être vivant détecté. Cette distance estimée peut être fournie par tout moyen de détection MD équipant le véhicule V. Ainsi, le véhicule V peut, par exemple, comprendre des premiers 15 moyens de détection MD qui génèrent un signal d'alerte à destination d'au moins le dispositif de contrôle DC en cas de détection d'un être vivant dans l'habitacle H. Par exemple, ces premiers moyens de détection MD peuvent comprendre au moins un équipement qui est choisi parmi un capteur de pression installé dans un siège et chargé de détecter la présence d'une 20 personne sur ce siège, et une caméra installée dans l'habitacle H et chargée d'acquérir des images d'au moins une zone d'accueil de passager(s) de ce dernier (H) afin de détecter la présence d'au moins un passager par analyse des images acquises. Une telle caméra peut, par exemple, être installée dans le rétroviseur intérieur du véhicule V, ou sur une face interne d'un 25 montant, ou encore dans un plafonnier, comme illustré non limitativement sur l'unique figure. En variante ou en complément, le véhicule V peut également être équipé de seconds moyens de détection qui génèrent un signal d'alerte à destination d'au moins le dispositif de contrôle MC en cas de détection d'un 30 être vivant à proximité immédiate du véhicule V. Par exemple, ces seconds moyens de détection peuvent comprendre un dispositif électronique portable, une clé électronique (ou « smart key » ou encore « plip ») ou une carte électronique/badge de type main libre, ou encore un téléphone intelligent (ou 3067180 9 « smartphone ») comprenant une application contrôlant l'accès au véhicule V. Grâce à l'estimée de la distance, les moyens de contrôle MC peuvent, par exemple, ordonner aux moyens de gestion MG d'imposer un 5 transfert d'une première énergie électrique (éventuellement maximale) en l'absence de détection d'un être vivant, ou d'une deuxième énergie électrique inférieure à la première énergie électrique en cas de détection d'un être vivant à une distance comprise entre 1,5 m et 3 m du circuit primaire CP, ou d'une troisième énergie électrique inférieure à la deuxième 10 énergie électrique en cas de détection d'un être vivant à une distance comprise entre 0 m et 1,5 m du circuit primaire CF. On notera que les moyens de détection MD peuvent éventuellement faire partie du dispositif de contrôle DC. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, ils peuvent participer à au moins une autre fonction assurée par au 15 moins un autre équipement embarqué dans le véhicule V. Dans une variante de réalisation, les moyens de contrôle MC peuvent ordonner aux moyens de gestion MG de réduire l'énergie électrique transférée, sans préciser l'importance de cette réduction, puis si cette réduction n'est pas suffisante pour faire passer les valeurs des mesures 20 locales sous le seuil prédéfini, ils ordonnent de nouveau aux moyens de gestion MG de réduire l'énergie électrique transférée, et ainsi de suite jusqu'à ce que les valeurs des mesures locales soient toutes inférieures au seuil prédéfini. On notera que les moyens de contrôle MC peuvent être également 25 agencés de manière à générer un message proposant à un être vivant présent dans l'habitacle H de sélectionner une valeur d'énergie électrique à transférer vers l'appareil électrique EA, et destiné à être affiché et/ou diffusé par une interface homme/machine 11 du véhicule V et/ou une interface homme/machine 12 de l'appareil électrique EA. L'interface homme/machine 30 11 peut, par exemple, être l'écran (éventuellement tactile) du combiné central qui est installé dans ou sur la planche de bord du véhicule V, comme illustré non limitativement sur l'unique figure. L'interface homme/machine 12 est l'écran (éventuellement tactile) de l'appareil électrique EA. 3067180 'o Un tel message peut, par exemple, être généré lorsqu'au moins une mesure locale du champ magnétique est supérieure à un seuil prédéfini, afin que ce soit un passager du véhicule V qui sélectionne en connaissance de cause la valeur de l'énergie électrique devant être transférée vers l'appareil 5 électrique EA. A titre d'exemple, le message peut proposer un premier niveau (maximal) d'énergie électrique assurant une recharge très rapide (mais une exposition à un champ magnétique relativement élevé), un deuxième niveau d'énergie électrique assurant une recharge rapide (et une exposition à un champ magnétique moyen), et un troisième niveau d'énergie 1 o électrique assurant une recharge lente (et une exposition à un champ magnétique faible). On comprendra que l'éventuelle diffusion du message peut se faire via au moins un haut-parleur du véhicule V ou de l'appareil électrique EA. On comprendra également que lorsque le message est destiné à 15 être affiché et/ou diffusé par l'interface homme/machine 12 de l'appareil électrique EA, il est transmis par voie d'ondes à ce dernier (EA) après qu'une communication ait été établie avec le module de communication par voie d'ondes du véhicule V. On notera également que dans l'exemple illustré non limitativement 20 sur l'unique figure, les moyens de contrôle MC font partie du calculateur CA qui fait éventuellement partie du dispositif de recharge primaire DR1. Par conséquent, les moyens de contrôle MC peuvent faire partie du dispositif de recharge primaire DR1. En d'autres termes, le dispositif de contrôle DC peut faire partie du dispositif de recharge primaire DR1. Par ailleurs, les moyens 25 de contrôle MC peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software ») ou d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. REVENDICATIONS1. Dispositif (DC) de contrôle de la recharge par induction d'une batterie (BR) d'un appareil électrique (AE) comprenant un dispositif de recharge secondaire (DR2) comportant un circuit secondaire (CS) transformant en courant de recharge pour ladite batterie (BR) de l'énergie électrique transférée par induction par un circuit primaire (CP) d'un dispositif de recharge primaire (DR1) installé dans un habitacle (H) d'un véhicule (V), caractérisé en ce qu'il comprend i) au moins un capteur interne (Clk) propre à être installé dans ledit habitacle (H) et délivrant une mesure locale d'une intensité d'un champ magnétique généré par ladite induction, et ii) des moyens de contrôle (MC) ordonnant audit dispositif de recharge primaire (DR1) de transférer une nouvelle énergie électrique inférieure à une énergie électrique en cours de transfert lorsqu'au moins une mesure locale est supérieure à un seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans ledit habitacle (H). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) déterminent une énergie électrique maximale à transférer par induction lorsque l'une au moins desdites mesures locales est supérieure audit seuil prédéfini et qu'un être vivant a été détecté dans ledit habitacle (H), et ordonnent audit dispositif de recharge primaire (DR1) de transférer une nouvelle énergie électrique au plus égale à ladite énergie électrique maximale déterminée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) déterminent ladite énergie électrique maximale en fonction d'une estimée d'une distance séparant ledit circuit primaire (CP) dudit être vivant détecté. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux capteurs internes (Clk) propres à être installés respectivement dans des première (Z1) et deuxième (Z2) zones d'accueil de passager(s) dudit habitacle (H), situées à proximité dudit circuit primaire (CP). 3067180 12 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) génèrent un message proposant à un être vivant présent dans ledit habitacle (H) de sélectionner une valeur d'énergie électrique à transférer vers ledit appareil électrique (EA), et destiné 5 à être affiché et/ou diffusé par une interface homme/machine (11) dudit véhicule (V) et/ou une interface homme/machine (12) dudit appareil électrique (EA). 6. Dispositif de recharge primaire (DR1) propre à équiper un véhicule (V) et comprenant un circuit primaire (CP) chargé de transférer par induction 1 o de l'énergie électrique à un circuit secondaire (CS) d'un dispositif de recharge secondaire (DR2) d'un appareil électrique (AE) embarqué dans ledit véhicule (V) afin qu'il (CS) le transforme en courant de recharge pour une batterie rechargeable (BR), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle (DC) selon l'une des revendications précédentes. 15 7. Véhicule (V) comprenant un habitacle (H) propre à embarquer un appareil électrique (AE) comprenant un dispositif de recharge secondaire (DR2) comportant un circuit secondaire (CS) chargé de transformer en courant de recharge pour une batterie rechargeable (BR) de l'énergie électrique transférée par induction, caractérisé en ce qu'il comprend en outre 20 un dispositif de recharge primaire (DR1) selon la revendication 6. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (MD) générant un signal d'alerte à destination dudit dispositif de contrôle (DC) en cas de détection d'un être vivant dans ledit habitacle (H). 25 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (MD) comprennent au moins un équipement choisi parmi un capteur de pression installé dans un siège et une caméra installée dans ledit habitacle (H) et acquérant des images d'au moins une zone d'accueil de passager(s) de ce dernier (H). 30 10. Véhicule selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.