Brevet FR3082498A1 — publié le 20191220

Description Titre de l'invention : Système de dissuasion de vol pour vélo électrique utilisant le moteur en absence de batterie [0001] La présente invention concerne les systèmes de protection contre le vol de véhicules électriques, notamment les vélos électriques. L'invention s'applique plus particulièrement aux véhicules électriques équipés de moteurs triphasés sans roue libre. [0002] Pour protéger un vélo électrique contre le vol, il existe le classique antivol à serrure que l'on utilise pour attacher le vélo à un poteau ou du moins immobiliser une roue. Ce type d'antivol a une efficacité limitée en fonction de sa structure, de l'emplacement du vélo, et de la durée d'immobilisation. Selon les conditions de manoeuvre qui s'offrent à lui et la valeur apparente du vélo, un voleur trouvera toujours les moyens nécessaires pour briser l'antivol. [0003] Dans le cas d'un vélo électrique, la batterie est généralement amovible, ce qui permet à l'utilisateur de l'emporter, protégeant la valeur élevée de la batterie, et dissuadant sensiblement le vol du vélo. [0004] Malgré cela, un voleur peut quand même briser l'antivol et partir avec le vélo sans batterie. [0005] Pour dissuader davantage le vol d'un vélo électrique, on prévoit de façon générale un procédé pour dissuader le vol d'un véhicule électrique à moteur triphasé sans roue libre, comprenant les étapes consistant à utiliser le moteur dans un mode générateur pour alimenter un circuit de commande du moteur dans une phase initiale de mise en rotation du moteur par un déplacement du véhicule ; et lorsque le niveau d'alimentation du circuit de commande atteint un premier seuil, connecter par le circuit de commande des première et deuxième phases du moteur triphasé continument à une première ligne d'alimentation, d'où il résulte que les première et deuxième phases sont en court-circuit et provoquent un effort de freinage renforcé du moteur. [0006] La troisième phase du moteur peut être connectée pour alimenter le circuit de commande pendant que les première et deuxième phases sont en court-circuit. 2 [0007] Le procédé peut comprendre une étape initiale de retrait d'une batterie amovible du véhicule, d'où il résulte que le circuit de commande est alimenté seulement par la rotation du moteur. [0008] Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à stocker de l'énergie produite par le moteur dans un condensateur du circuit de commande ; et lorsque le niveau d'alimentation du circuit de commande atteint un deuxième seuil supérieur au premier, connecter par le circuit de commande la troisième phase du moteur à la première ligne d'alimentation, d'où il résulte que les trois phases du moteur sont en court-circuit et la rotation du moteur n'alimente plus le circuit de commande. [0009] Le procédé peut comprendre, lorsque le niveau d'alimentation du circuit de commande diminue vers le premier seuil, une étape de déconnexion de la troisième phase du moteur de la première ligne d'alimentation. [0010] On prévoit également de façon générale un dispositif de dissuasion de vol d'un véhicule électrique, comprenant un moteur triphasé sans roue libre ; une batterie amovible ; un étage de puissance configuré pour connecter individuellement les trois phases du moteur à deux lignes d'alimentation ; et un circuit de commande configuré pour être alimenté par la rotation du moteur en absence de batterie et pour, dès que son niveau d'alimentation est suffisant, commander l'étage de puissance pour connecter continument deux phases du moteur à une première des lignes d'alimentation. [0011] Le circuit de commande peut en outre être configuré pour connecter la troisième phase du moteur de manière à continuer à alimenter le circuit de commande. [0012] Le circuit de commande peut comprendre un condensateur connecté pour stocker de l'énergie produite par le moteur, et être configuré en outre pour commander l'étage de puissance pour connecter la troisième phase du moteur à la première ligne d'alimentation lorsque le niveau d'alimentation produit par le moteur dépasse un seuil. [0013] Le circuit de commande peut en outre être configuré pour déconnecter la troisième phase du moteur de la première ligne d'alimentation lorsque le niveau 3 d'alimentation disponible dans le condensateur diminue vers un niveau d'alimentation minimal. [0014] Des modes de réalisation seront exposés dans la description suivante, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0015] [Fig.1] représente schématiquement un moteur triphasé de véhicule électrique et une partie de son circuit de commande, dans une première configuration selon l'invention pour dissuader le vol. [0016] [Fig. 2] représente schématiquement la structure de [Fig.1], dans une deuxième configuration plus efficace que la première. [0017] On propose ci-après un système de dissuasion de vol de véhicule électrique utilisant l'énergie produite par le moteur lorsque celui-ci est mis en rotation par un déplacement du véhicule. Le système peut ainsi fonctionner sans batterie, notamment dans le cas des vélos électriques à batterie amovible. De préférence, le moteur est de type triphasé sans roue libre, c'est-à-dire que le moteur est en permanence en prise avec une roue. [0018] [Fig. 1] représente un schéma électrique simplifié d'un moteur triphasé 10 d'un vélo électrique en association avec un dispositif de commande dont on a seulement représenté des éléments servant à comprendre les modes de réalisation décrits. Les bobinages ou phases a, b, c, du moteur peuvent être disposés en étoile, comme cela est représenté. Le dispositif de commande peut être classique, par exemple à champ orienté, dit FOC. [0019] Le dispositif de commande comprend un étage de puissance 12, généralement des commutateurs électroniques formant un « pont en H ». Chaque phase du moteur est commandée par une paire de commutateurs SH, SL, le premier commutateur reliant la phase à une ligne d'alimentation haute Vdd, et le second reliant la phase à une ligne d'alimentation basse Vss. Les commutateurs associés à une phase sont suffixés par le nom de la phase. Chaque commutateur est en outre muni d'une diode de roue libre, ces diodes assurant une évacuation de courants induits vers une ligne d'alimentation même si les commutateurs sont ouverts. 4 [0020] Un circuit de commande 14 est configuré pour gérer le moteur par l'intermédiaire de l'étage de puissance 12 en fonction de mesures de capteurs et de consignes. Ces éléments sont bien connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits plus en détail. [0021] Une batterie rechargeable 16 alimente normalement les différents éléments du dispositif de commande par les lignes Vdd et Vss. Dans le cas d'un vélo électrique, la batterie 16 est généralement amovible. Comme on l'a précédemment indiqué, l'utilisateur aura tendance à retirer la batterie lorsque le vélo est garé dans un lieu public. Dans ce cas, plus rien n'alimente les éléments du dispositif de commande et les commutateurs SH et SL restent tous ouverts. [0022] Ainsi, lorsque le moteur est mis en rotation, par exemple en cas de vol, celui-ci agit en mode générateur et produit des tensions alternatives aux bornes de ses phases. Si la rotation est suffisamment rapide, ces tensions sont suffisamment élevées pour être redressées par les diodes de l'étage de puissance et alimentent ainsi le circuit de commande 14. [0023] Un circuit de commande classique, même suffisamment alimenté dans ces conditions, n'entreprend aucune action, car il ne reçoit aucune consigne. [0024] Selon un mode de réalisation, le circuit de commande est configuré pour être en mode antivol dans ces conditions. Ce mode peut être actif systématiquement dès que la batterie est retirée, ou programmé à la demande par l'utilisateur lorsque la batterie est encore en place, par exemple dans une mémoire non-volatile du circuit de commande, à l'aide d'une console de commande du vélo ou sans fil par une application dédiée sur un smartphone. [0025] Dans ce mode antivol, dès que le circuit de commande est suffisamment alimenté, il commande l'étage de puissance pour court-circuiter continument deux des trois phases du moteur. Pour cela deux phases quelconques sont connectées à l'une des lignes Vdd et Vss par deux commutateurs SH ou SL. Comme cela est représenté à titre d'exemple, les phases b et c sont connectées à la ligne Vss par la fermeture continue des commutateurs SUD et SLc. [0026] Ainsi, les courants induits dans les phases b et c par la rotation du moteur sont maximisés et produisent un important effet de freinage électromagnétique, effet qui augmente avec la vitesse de rotation du moteur. Alors que deux des phases servent ainsi au freinage, la troisième phase, qui reste ouverte, sert à maintenir l'alimentation du circuit de commande pour assurer la continuité du freinage, à savoir maintenir la fermeture des commutateurs SLb et SLc. [0027] L'effet de freinage augmente avec la vitesse de rotation, de sorte qu'un voleur voulant s'échapper sur le vélo, généralement le plus vite possible, finit par s'essouffler rapidement et à renoncer à son exploit, laissant le vélo non loin du lieu de garage initial. Si le vélo est équipé d'un traceur GPS, celui-ci peut être alimenté en même temps que le circuit de commande, et ainsi indiquer le lieu où le voleur a laissé le vélo. [0028] Si le voleur parvient à maintenir une vitesse suffisante, l'énergie produite par la phase ouverte (a) peut être excédentaire par rapport à celle requise pour alimenter le circuit de commande. Cette énergie peut être stockée dans un condensateur C de capacité élevée, ou un super-condensateur. [0029] [Fig. 2] illustre une configuration augmentant la force de freinage en tirant partie de l'énergie stockée dans le condensateur C. [0030] Le circuit de commande 14 est configuré pour mesurer le niveau de charge du condensateur C, par exemple en comparant la tension de charge à une valeur seuil Vt. Lorsque le seuil Vt est dépassé, le circuit de commande court-circuite les trois phases du moteur, par exemple en fermant tous les commutateurs SL, comme cela est représenté. Alors, les trois phases du moteur contribuent au freinage, augmentant de 50 % la force de freinage par rapport à la configuration de [Fig. 1]. [0031] Le circuit de commande est alors alimenté seulement par la charge contenue dans le condensateur C. Lorsque la tension de charge du condensateur C diminue à la limite minimale Vmin d'alimentation du circuit de commande, celui-ci libère l'une des phases du moteur en ouvrant le commutateur correspondant, pour maintenir le niveau d'alimentation du circuit de commande. Le dispositif retrouve alors la configuration de [Fig. 1]. [0032] Si, dans la configuration de [Fig. 1], l'énergie produite par l'unique phase ouverte du moteur ne suffit pas à alimenter le circuit de commande, le circuit de commande cesse inévitablement de fonctionner. Il en résulte que tous les commutateurs SH et SL s'ouvrent naturellement, ce qui libère les trois phases du 6 moteur. Le condensateur C étant alors chargé par trois phases au lieu d'une, le niveau de charge augmente rapidement pour atteindre le niveau d'alimentation minimale du circuit de commande, qui repasse alors dans la configuration de [Fig. 1]. [0033] Dans certaines conditions, le circuit de commande peut être configuré pour passer directement à la configuration de [Fig. 2] lorsqu'il est suffisamment alimenté. Alors, au lieu d'alterner entre une phase de freinage moyen mais permettant d'alimenter le circuit de commande ([Fig. 1]) et une phase de freinage fort ([Fig. 2]), le système alterne entre une phase dépourvue de freinage mais rechargeant rapidement le condensateur C, et une phase de freinage fort jusqu'à la décharge du condensateur. Ce dernier mode opératoire peut produire une force de freinage moyenne plus élevée que le premier mode lorsque le circuit de commande consomme très peu de courant, en d'autres termes lorsque les phases de recharge durent peu de temps par rapport aux phases de freinage. [0034] Le système de dissuasion de vol décrit ci-dessus est particulièrement bien adapté aux moteurs sans roue libre, car, le moteur étant toujours en prise avec une roue, le système fonctionne aussi lorsque le vélo est poussé. 7