Brevet FR3076539A1 — publié le 20190712

DISPOSITIF DE BATTERIE SECONDAIRE AMOVIBLE POUR VÉLO ÉLECTRIQUE DESCRIPTION Domaine technique [1] La présente invention se rapporte à un véhicule à assistance électrique tel qu'un vélo, une trottinette ou un fauteuil roulant. [2] Plus précisément, l'invention concerne un véhicule à assistance électrique comprenant un moteur électrique d'assistance à l'avancement alimenté par une première batterie. Etat de la technique [3] Avec le développement des capacités des batteries électriques d'une part et l'augmentation des problèmes liés à la pollution aérienne ainsi qu'à l'encombrement des villes d'autre part, les bicyclettes ayant une assistance électrique à l'avancement rencontrent un réel succès. [4] Elles permettent en effet l'utilisation d'une bicyclette même par des personnes non sportives. [5] De même, pour les personnes handicapées, les fauteuils roulants à assistance électrique représentent un réel progrès de mobilité par rapport au fauteuil roulant à traction manuelle classique. [6] Cependant, pour ces véhicules se pose le problème de la charge de la batterie d'alimentation. [7] Si l'on excepte les phases de récupération d'énergie lors du freinage ou des descentes, la batterie nécessite d'être régulièrement connectée à une source d'alimentation électrique pour récupérer la totalité de sa charge. [8] Pour cela, si la batterie est solidaire du véhicule, il est alors nécessaire d'avoir une prise de courant à disposition près du lieu de garage du véhicule, ce qui n'est pas toujours possible, par exemple quand la bicyclette est garée sur un trottoir. 2 [9] Et si la batterie est portable pour pouvoir être désolidarisée du véhicule et emportée sur un lieu de charge, le volume et le poids de la batterie font que le transport de celle-ci par l'utilisateur n'est pas facile. En effet, du fait de l'autonomie attendue, une batterie pour véhicule à 5 assistance électrique fait un poids d'environ 2,5 kg. [10] Il existe donc un réel besoin pour un véhicule à assistance électrique palliant ces défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur, en particulier d'un véhicule permettant de gérer efficacement le problème de la charge de la batterie. 10 Description de l'invention [11] Pour résoudre un ou plusieurs des inconvénients cités précédemment, un véhicule à assistance électrique comprend un moteur électrique d'assistance à l'avancement alimenté par une première batterie solidaire du véhicule. Le véhicule comprend en outre : 15 - une seconde batterie amovible d'alimentation du moteur électrique et - une commande d'alimentation connectée entre chaque batterie et le moteur électrique, et adaptée pour que l'alimentation électrique du moteur provienne à chaque instant d'une seule des deux batteries, 20 la première batterie ne fournissant l'énergie au moteur que lorsque la seconde batterie est déchargée. [12] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - il comprend un cadre intégrant la première batterie ; 25 - la commande d'alimentation est en outre adaptée pour verrouiller le moteur électrique en l'absence de la seconde batterie : - la seconde batterie a une taille inférieure à 500 cm3 ; - la première batterie et la seconde batterie utilisent des technologies de stockage de l'énergie électrique différentes telles que la vitesse 30 de charge de la seconde batterie est supérieure à la vitesse de charge de la première batterie ; 3 - la commande d'alimentation comprend : - un commutateur connecté à chaque batterie et au moteur électrique, ledit commutateur étant commandé par - un calculateur connecté à des modules de gestion associés à 5 chaque batterie, ledit calculateur étant également connecté à un module de gestion du moteur électrique, ledit calculateur comprenant une mémoire de stockage d'un programme d'ordinateur dont les instructions, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par le calculateur, permet au module de commande de 10 réaliser les actions requises ; et/ou - la commande d'alimentation comprend en outre une interface de liaison vers un dispositif d'interfaçage homme-machine. Brève description des figures [13] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, 15 faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue schématique d'un mode de réalisation du véhicule selon l'invention ; et - La figure 2 représente un diagramme de blocs des composants du 20 véhicule de la figure 1. Modes de réalisation [14] En référence à la figure 1, un véhicule à assistance électrique sera exemplifié par la suite sous forme d'une bicyclette 1. Celle-ci comprend un moteur électrique 3 alimenté par une première batterie 5. Une seconde 25 batterie 7 est également installée sur la bicyclette 1. [15] Une commande d'alimentation 9 est connectée entre chaque batterie et le moteur électrique. Elle est adaptée pour que l'alimentation électrique du moteur provienne à chaque instant d'une seule des deux batteries, la première batterie 5 ne fournissant l'énergie au moteur que lorsque la 30 seconde batterie 7 est déchargée. 4 [16] Une interface homme-machine 11 permet à l'utilisateur de commander et surveiller l'équipement électrique (charge de la batterie, degré d'assistance du moteur, etc.). [17] Le schéma du système d'assistance électrique va maintenant être 5 décrit en référence à la figure 2. [18] La première batterie 5 et la seconde batterie 7 comprennent chacune un système de gestion de batterie 21, 23 connu par l'homme du métier sous l'acronyme BMS, de l'anglais « Battery Management System ». Le BMS 21, 23 est chargé de contrôler la charge/décharge de la batterie. 10 [19] La première batterie 5 est dimensionnée classiquement pour offrir une autonomie substantielle au véhicule 1. Elle pèse donc relativement lourd, typiquement de l'ordre de 2,5 kg et est solidaire du véhicule. Par solidaire, on entend qu'elle est fixée au véhicule comme les batteries classiques et qu'il peut être compliqué pour l'utilisateur de la séparer du 15 véhicule. Dans tous les cas, son poids n'incite pas l'utilisateur à la prendre avec lui en toute occasion. En utilisation courante, hors maintenance, l'utilisateur la laisse donc fixée au véhicule. [20] De ce fait, un mode de réalisation particulièrement intéressant est d'intégrer la première batterie 5 dans le cadre du véhicule 1. 20 [21] La seconde batterie 7 est une batterie légère et amovible. De dimension réduite, elle a typiquement la taille d'un portefeuille ou équivalent, voire moindre, ce qui permet de la mettre dans une poche de vêtement. Elle a donc un volume inférieure à 500 cm3. Elle est amovible, c'est-à-dire que l'utilisateur peut la désolidariser du véhicule par une 25 opération très simple tel qu'un déclipsage. [22] De par sa taille réduite, l'autonomie offerte par la seconde batterie 7 est substantiellement inférieure à celle offerte par la première batterie 5. Elle est cependant suffisante pour effectuer la majorité des déplacements. En effet, de nombreuses études ont montré que la majorité des 30 déplacements avait une durée inférieure à 20-25 minutes. La seconde batterie 7 est donc calibrée pour tenir une telle durée. 5 [23] Par contre, sa taille réduite permettant à l'utilisateur de l'emmener facilement avec lui, celui-ci pourra la recharger très régulièrement. [24] Il est alors particulièrement intéressant que la vitesse de charge de la seconde batterie 7 soit supérieure à la vitesse de charge de la première 5 batterie 5. [25] Du fait de ces différences, les deux batteries sont de préférence de technologies différentes. Par exemple, la première batterie 5 est de type Lithium-Ion alors que la seconde batterie 7 est de type Lithium-Polymère (LiPo). 10 [26] La seconde batterie 7 a également avantageusement une interface homme-machine 25 simple constitué d'un écran LED avec interface tactile. Cette interface 25 permet en particulier de contrôler la charge de la seconde batterie 7 en dehors du véhicule 1. [27] La commande d'alimentation 9 comprend un commutateur 27 15 connecté à chaque batterie et au moteur électrique 3. [28] Le commutateur 27 est commandé par un calculateur 29 connecté aux modules de gestion 21, 23 associés à chaque batterie. [29] Le calculateur 29 est également connecté à un module de gestion 31 du moteur électrique 3. 20 [30] Le calculateur 29 comprend une mémoire de stockage d'un programme d'ordinateur dont les instructions, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par le calculateur, permet au module de commande de réaliser les actions requises. [31] Le module de gestion 31 du moteur électrique est connecté à un 25 capteur de couple 33 associé aux pédales et permettant de déterminer l'effort fait par l'utilisateur pour avancer. Le module de gestion 31 peut ainsi déterminer et adapter l'effort du moteur 3 d'assistance. [32] Le module de gestion 31 est également connecté aux lumières 35 du véhicule pour les gérer. 30 [33] Le calculateur 29 comprend une liaison 37 avec l'interface homme- machine 11. 6 [34] Cette interface homme-machine 11 est constituée d'un écran 39 et de commandes 41 de type boutons ou molettes. [35] Le fonctionnement du véhicule 1 est alors le suivant. [36] On suppose qu'à l'état initial, les deux batteries sont complètement 5 chargées. [37] Pendant le trajet, la commande d'alimentation 9 utilise en priorité la seconde batterie 7 pour alimenter le moteur 3 et elle n'utilise la première batterie 5 que lorsque la seconde batterie 7 est déchargée. [38] A la fin du trajet, l'utlisateur prend la seconde batterie 7 avec lui et la 10 recharge. [39] En reprenant son véhicule 1 pour le trajet suivant, l'utilisateur remet donc la seconde batterie 7 chargée en place. [40] Comme pour le trajet précédent, la commande d'alimentation 9 va utiliser la charge de la seconde batterie 7 pour alimenter prioritairement le 15 moteur 3. [41] Dans une variante, la seconde batterie 7 comprend une clé logicielle ou cryptographique associée à la commande d'alimentation de telle sorte que, lorsque cette clé n'est pas présente, c'est-à-dire que la seconde batterie 7 n'est pas installée dans le véhicule 1, le module de gestion 31 20 reçoit un ordre de la commande d'alimentation 9 pour bloquer le moteur 3 dans une position empêchant la roue motrice de tourner librement. Cette variante offre ainsi avantageusement un moyen de lutte contre le vol. [42] Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments et l'article indéfini « un/une » n'exclut REVENDICATIONS1. Véhicule à assistance électrique (1) comprenant un moteur électrique (3) d'assistance à l'avancement alimenté par une première batterie (5) caractérisé en ce que - la première batterie (5) est solidaire du véhicule et celui-ci comprend en outre : - une seconde batterie (7) amovible d'alimentation du moteur électrique et - une commande d'alimentation (9) connectée entre chaque batterie (5, 7) et le moteur électrique (3), et adaptée pour que l'alimentation électrique du moteur électrique (3) provienne à chaque instant d'une seule des deux batteries (5, 7), la première batterie (5) ne fournissant l'énergie au moteur que lorsque la seconde batterie (7) est déchargée. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre intégrant la première batterie (5). 3. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande d'alimentation (9) est en outre adaptée pour verrouiller le moteur électrique (3) en l'absence de la seconde batterie (7). 4. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde batterie (7) a une taille inférieure à 500 cm3. 5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première batterie (5) et la seconde batterie (7) utilisent des technologies de stockage de l'énergie électrique 8 différentes telles que la vitesse de charge de la seconde batterie (7) est supérieure à la vitesse de charge de la première batterie (5). 6. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la commande d'alimentation (9) comprend : - un commutateur (27) connecté à chaque batterie (5, 7) et au moteur électrique (3), ledit commutateur étant commandé par - un calculateur (29) connecté à des modules de gestion (21, 23) associés à chaque batterie (5, 7), ledit calculateur étant également 10 connecté à un module de gestion (31) du moteur électrique (3), ledit calculateur (29) comprenant une mémoire de stockage d'un programme d'ordinateur dont les instructions, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par le calculateur, permet au module de commande de réaliser les actions requises. 15 7. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande d'alimentation comprend en outre une interface de liaison (37) vers un dispositif d'interfaçage homme-machine (11). 20