Brevet FR3110784A1 — publié le 20211126

L’invention concerne un système d’alimentation ou de charge sans-fil intégré dans un plateau d’un mobilier, le système comportant une source d’alimentation électrique interconnectée avec un réseau de stations de charge sans-fil, chaque station de charge comportant un module de charge et une antenne, chaque module de charge étant agencé pour recevoir et transmettre une puissance électrique à l’antenne, laquelle est agencée pour transmettre cette puissance électrique vers un appareil électrique distant pour le charger ou l’alimenter électriquement et chaque module de charge comportant un redresseur de courant agencé pour recevoir un courant électrique circulant sur le réseau de stations de charge. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2 Système de charge ou d’alimentation électrique sans-fil L’invention concerne le domaine des systèmes de charge ou d’alimentation électrique sans-fil. Plus précisément, l’invention concerne l’intégration d’une station de charge d’un tel système dans un mobilier. Afin de pouvoir alimenter ou charger des équipements électroniques dans un espace public, par exemple dans un lieu de restauration ou dans un espace d’attente, il est connu d’intégrer un système de charge ou d’alimentation électrique sans-fil dans du mobilier de cet espace. Ce type de système permet de transmettre de l’énergie depuis une station de charge sans-fil vers un appareil électronique disposé sur le mobilier, par exemple par couplage inductif entre une antenne située dans la station de charge et une bobine située dans l’appareil électronique. On relèvera par exemple que le standard Qi décrit un exemple de technologie permettant ce type de transmission d’énergie sans fil. Dans ce contexte, il est souhaitable d’installer dans un même mobilier plusieurs stations de charge de sorte à permettre à différents utilisateurs de bénéficier simultanément du service de charge ou d’alimentation. Afin de diminuer les couts du système et de faciliter son intégration, les stations de charge sont interconnectées entre elles pour former un réseau de stations de charge connectées à une source d’alimentation électrique. Chaque station de charge peut ainsi relayer l’alimentation électrique fournie par la source d’alimentation aux stations voisines. Toutefois, ce type de système pose problème. En effet, la transmission de l’énergie par l’antenne d’une station de charge vers un appareil électrique distant à partir d’un courant électrique qu’elle reçoit nécessite que ce courant soit reçu avec une polarité correcte, ce qui implique que l’interconnexion des stations entre elles doit prendre en compte le sens du courant électrique. Faute d’une connexion entre les stations prenant en compte la polarité du courant entre ces stations, la transmission de l’énergie depuis une station de charge vers un appareil électronique distant peut être défaillante. Il est ainsi nécessaire, lors de l’installation du système dans un mobilier, de faire appel à du personnel formé, ce qui augmente ainsi le cout du système. Il existe ainsi un besoin pour un système de charge ou d’alimentation électrique sans-fil palliant les inconvénients cités, et plus précisément permettant l’installation d’un système de charge ou d’alimentation sans-fil dans un mobilier et qui ne nécessite pas de compétence particulière lors de l’interconnexion des stations de charge du système. La présente invention se place dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin. A ces fins, l’invention a pour objet un système d’alimentation ou de charge sans-fil intégré dans un plateau d’un mobilier, le système comportant une pluralité de stations de charge sans-fil, chaque station de charge comportant un module de charge et une antenne, le système comprenant une source d’alimentation électrique et les modules de charge des stations de charge étant interconnectés entre eux pour former un réseau de stations de charge relié électriquement à la source d’alimentation pour recevoir une puissance électrique, chaque module de charge étant agencé pour recevoir et transmettre cette puissance électrique à l’antenne, laquelle est agencée pour transmettre cette puissance électrique vers un appareil électrique distant pour le charger ou l’alimenter électriquement. Selon l’invention, chaque module de charge comporte un redresseur de courant agencé pour recevoir un courant électrique circulant sur le réseau de stations de charge. On entend notamment par module de charge un module adapté pour recevoir, directement ou indirectement, .la puissance électrique émise par la source d’alimentation et pour transformer cette puissance électrique en une puissance électrique adaptée pour une transmission sans-fil, cette puissance électrique étant ensuite transmise à l’antenne. Si on le souhaite, le module de charge peut comporter une unité de mesure de courant circulant dans l’antenne, notamment à des fins de diagnostic de la station de charge. De préférence, le module de charge peut comporter une unité de contrôle et de communication agencée pour détecter un appareil électronique distant disposé sur le plateau du mobilier, pour transmettre et recevoir des informations vers ledit appareil électronique destinées à permettre la mise en œuvre de la charge ou l’alimentation électrique de cet appareil et pour contrôler, en fonction desdites informations transmises et reçues, l’unité de conversion pour la conversion de la puissance électrique reçue et la transmission de la puissance électrique convertie vers l’antenne. On comprend que grâce à l’invention, le module de charge de chaque station de charge dispose d’un redresseur recevant un courant électrique issu de la source d’alimentation électrique ou d’une station de charge voisine. Si cette station de charge et la source d’alimentation électrique/la station de charge voisine sont connectées avec une erreur de branchement entrainant une inversion de polarité, par exemple par une liaison incorrecte des bornes de cette station avec la source d’alimentation/la station voisine, le redresseur permet d’inverser cette polarité de sorte à obtenir un courant électrique correct. S’il n’y a pas d’erreur, le redresseur n’a aucun effet sur ce courant. Il est ainsi possible d’interconnecter les différentes stations de charge sans se soucier de ces potentielles inversions de polarité, de sorte qu’un personnel non formé peut être employé pour installer le système dans le mobilier. De préférence, le système comporte le plateau du mobilier. Avantageusement, la source d’alimentation est agencée pour délivrer au réseau de stations de charge un courant électrique continu, le redresseur de courant du module de charge de chaque station de charge étant agencé pour recevoir et redresser ce courant électrique continu. Par exemple, chaque module de charge comporte une pluralité de connecteurs agencés pour participer à l’interconnexion des modules de charges entre eux, chaque connecteur comportant deux bornes de connexion, à savoir une première et une deuxième bornes, destinées à être reliées électriquement à la source d’alimentation électrique ou à un connecteur d’un module de charge d’une station de charge voisine. Par exemple, chaque module de charge comporte un unique redresseur comprenant deux entrées, les premières bornes de chaque connecteur étant reliées entre elles et à l’une des entrées du redresseur et les deuxièmes bornes de chaque connecteur étant reliées entre elles et à l’autre des entrées du redresseur. Le cas échéant, le redresseur de courant peut être un redresseur de type double alternance comprenant deux entrées chacune reliée à l’une des deux bornes de chaque connecteur. De la sorte, on s’assure que le courant en sortie du redresseur soit un courant dont la valeur correspond à la valeur absolue du courant électrique reçu par le module de charge, quelle que soit la borne de réception de ce courant. Dans un mode de réalisation de l’invention, la source d’alimentation comporte une batterie agencée pour délivrer ledit courant électrique continu au réseau de stations de charge. Si on le souhaite, le système peut comporter une station d’accueil destinée à accueillir la batterie, la station d’accueil étant reliée électriquement à l’une des stations de charge du réseau de stations de charge. En variante, la source d’alimentation pourra être un adaptateur relié électriquement au réseau électrique public et comportant un convertisseur alternatif-continu agencé pour délivrer ledit courant électrique continu au réseau de stations de charge. Avantageusement, le module de charge de chaque station de charge comporte un onduleur agencé pour convertir le courant électrique redressé par le redresseur de courant en un courant alternatif et pour transmettre ce courant alternatif à l’antenne de ladite station de charge. Par exemple, ledit onduleur pourra comporter un onduleur monophasé en pont complet. De préférence, le redresseur de courant comporte un pont de diodes. En variante, le redresseur de courant peut comporter un circuit de redressement synchrone, comportant des transistors, notamment à effet de champ, contrôlés de façon synchrone. Par exemple, les transistors pourront être montés en pont en H, une diode Zener étant montée en parallèle de chaque transistor. Avantageusement, l’antenne de chaque station de charge est montée sur le plateau au niveau d’une surface supérieure du plateau et le module de charge de ladite station de charge est monté sur le plateau au niveau d’une surface inférieure du plateau, l’antenne étant reliée au module de charge par un organe de connexion s’étendant au travers du plateau. Dans un mode de réalisation de l’invention, une pluralité de cavités borgnes sont aménagées dans la surface inférieure du plateau en s’étendant jusqu’à la surface supérieure du plateau, et l’antenne de chaque station de charge est logée dans l’une des cavités contre la surface supérieure du plateau. En d’autres termes, chaque cavité borne est agencée pour laisser une fine bande de matière du plateau au niveau de la surface supérieure. Le cas échéant, pour chaque station de charge, l’antenne peut être montée sur une face interne de la surface supérieure, le module de charge peut être fixé sous l’une des cavités borgnes, et l’organe de connexion peut s’étendre dans cette cavité borne. De préférence, le diamètre de cette cavité borne est supérieur ou égal à celui de l’antenne et inférieur à celui du module de charge. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, l’antenne de chaque station de charge est montée sur la surface supérieure du plateau et une pluralité d’orifices traversants est aménagée dans le plateau en débouchant chacun dans la surface supérieure au niveau de l’une des antennes et dans la surface inférieure au niveau de l’un des modules de charge, chaque organe de connexion s’étendant dans l’un des orifices traversants. Selon un exemple, pour chaque station de charge, un logement est aménagé dans la surface supérieure du plateau, l’antenne de la station de charge étant installée dans ce logement. Le cas échéant, la profondeur du logement peut être identique à l’épaisseur de l’antenne, de sorte que l’antenne vienne affleurer une face extérieure de la surface supérieure du plateau. En variante, la profondeur du logement peut être supérieure à l’épaisseur de l’antenne, le système comportant un capot agencé pour recouvrir l’antenne et pour affleurer une face extérieure de la surface supérieure du plateau. En variante encore, l’antenne peut être montée directement sur la surface supérieure du plateau de sorte qu’elle fasse saillie de cette surface supérieure. Avantageusement, l’une des stations de charge du réseau est reliée électriquement directement à la source d’alimentation et le module de charge de chaque station de charge est agencé pour relayer la puissance électrique fournie par la source d’alimentation, ou par le module de charge d’une station de charge adjacente à laquelle il est connecté, à l’un des, notamment plusieurs des, voire tous les, modules de charge des autres stations adjacentes auxquels il est connecté. On pourra envisager différentes topologies de réseau, et notamment des topologies du type linéaire (également appelé en anglais daisy chain), du type anneau, du type maillé, du type grille ou du type étoile. Avantageusement, les modules de charge des stations de charge sont interconnectés entre eux par des bandes d’alimentation plates fixées sur la face inférieure du plateau. Par exemple, chaque bande d’alimentation plate pourra comporter un support, par exemple en matière plastique, sur lequel sont formées plusieurs pistes électriques, par exemple en cuivre, et notamment dont au moins une piste destinée à transmettre une tension électrique délivrée par la source d’alimentation électrique et au moins une piste destinée à transmettre une masse. Le cas échéant, chaque bande pourra comporter un ou plusieurs plateaux faisant saillie du support et agencé pour séparer deux pistes électriques adjacentes. Avantageusement, chaque bande d’alimentation plate peut comporter des organes de fixation, et chaque module de charge peut comporter une platine de raccordement comportant une pluralité de connecteurs répartis sur le pourtour de la platine de raccordement. Le cas échant, chaque connecteur comporte des organes de fixation complémentaires agencés pour coopérer avec les organes de fixation d’une bande d’alimentation plate connectée au connecteur. Par exemple, chaque bande d’alimentation plate peut comporter un support sur lequel est formée au moins une piste électrique, le support comportant au moins un rebord profilé pour former un crochet, ledit crochet formant un organe de fixation de la bande d’alimentation plate. Le cas échéant, chaque connecteur comporte une borne de connexion montée sur la platine de raccordement et agencée pour venir en contact avec la piste électrique d’une bande d’alimentation plate connectée au connecteur et un clip formé sur la platine de raccordement au droit de la borne de connexion, ledit clip formant un organe de fixation complémentaire du connecteur, le crochet de ladite bande d’alimentation plate étant encliqueté dans le clip du connecteur. Le cas échéant, les organes de fixation de la bande d’alimentation peuvent comporter deux rebords du support et les organes de fixation complémentaire du connecteur peuvent comporter deux clips formés sur la platine de raccordement de part et d’autre de la ou des bornes de connexion du connecteur ; Avantageusement, l’antenne de chaque station de charge peut comporter une bobine formée par au moins un enroulement surfacique de fil de litz encapsulée dans un boîtier. Le cas échéant, l’organe de connexion peut comporter une extension du fil de litz de la bobine de l’antenne. Ladite bobine forme ainsi une bobine primaire destinée à être couplée par couplage inductif à une bobine secondaire présente sur un appareil électrique distant destiné à être chargé ou alimenté par le système selon l’invention. Si on le souhaite, l’antenne peut comporter un boîtier, notamment en plastique, encapsulant ladite bobine, le boîtier pouvant être clos sur sa périphérie par un anneau métallique. De préférence, l’extension du fil de litz de la bobine s’étend au travers du plateau du mobile pour venir s’insérer dans un connecteur du module de charge. La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles : représente, schématiquement et partiellement, une vue de dessous d’un système d’alimentation ou de charge sans fil intégré dans un mobilier selon un mode de réalisation de l’invention ; représente, schématiquement et partiellement, représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe du système de la [Fig. 1A] ; représente, schématiquement et partiellement, une station de charge du système de la [Fig. 1A] ; et Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. On a représenté en et en [Fig. 1B] des vues respectivement de dessous et en coupe d’un système de charge ou d’alimentation sans fil 1 intégré dans un plateau 2 d’un mobilier. Le système 1 comporte une source d’alimentation électrique 3, comportant une batterie 4 installée dans une station d’accueil 5. Dans l’exemple décrit, la source d’alimentation 3 est montée sur une surface inférieure 21 du plateau 2. La batterie 4 délivre une tension continue, par exemple de 12V, et un courant continu. En variante, on pourrait prévoir de remplacer la batterie 4 par un adaptateur branché sur un réseau électrique public et comportant un convertisseur alternatif-continu agencé pour transformer le courant électrique alternatif fourni par le réseau électrique un courant électrique continu. Le système comporte une pluralité de stations de charge 6, comportant chacun un module de charge 61 et une antenne 62. Dans l’exemple décrit, sans que cela soit limitatif, une pluralité d’orifices traversants 22 sont aménagés dans la surface inférieure 21 du plateau 2 en s’étendant dans l’épaisseur du plateau 2 vers une surface supérieure 23 du plateau, tout en laissant une bande de matière définissant cette surface supérieure 23. L’antenne 62 de chaque station de charge 6 est logée dans un des orifices 22, en étant placée contre une face interne de la surface supérieure 23, tandis que chaque module de charge 61 est monté sur la face inférieure 21 en bouchant l’un des orifices 22. Chaque station de charge 6 comporte un organe de connexion 63 reliant l’antenne 62 au module de charge 61 en s’étendant dans l’orifice 22. Le module de charge 61 de la station de charge 6 adjacente à la source d’alimentation 3 est relié électriquement, par le biais d’un connecteur 71 et d’une bande d’alimentation plate 72, à la station d’accueil 5 de l’unité d’alimentation 3 pour recevoir un courant électrique délivré par la batterie 4. Le module de charge 61 de chacune des stations de charge 6 est en outre interconnecté aux modules de charge 61 des stations de charge 6 adjacentes, au moyen de bandes d’alimentation plates 72, pour relayer ce courant électrique qu’il reçoit, de la batterie 4 ou d’un module de charge 61 adjacent, aux autres modules de charge 61 adjacents. L’ensemble des stations de charge 6 forme ainsi un réseau de stations de charge qui est linéaire dans l’exemple décrit. On a représenté en une vue partielle et schématique d’une des stations de charge 6. Afin de recevoir et de relayer le courant fourni par la source d’alimentation 3 ou relayé par le module de charge d’une station voisine, le module de charge 61 comporte une pluralité de connecteurs 33a. Selon un exemple non limitatif, le module de charge peut comporter une platine de raccordement sur laquelle sont répartis les connecteurs 33a, par exemple sur le pourtour de cette platine. Chaque connecteur 33a comporte une première borne de connexion 33b et une deuxième borne de connexion 33c, chaque borne de connexion étant destinée à être reliée à une piste électrique 72a d’une bande d’alimentation plate 72. On pourra prévoir des moyens de fixation sur les bandes d’alimentation plates 72, par exemple des rebords de la bande profilés en forme de crochets, agencés pour coopérer avec des moyens de fixation complémentaires des connecteurs 33a, par exemple des clips. Le module de charge 61 comporte un redresseur 81 reliée aux bornes 33b,c d’un des connecteurs 33a pour recevoir un courant électrique arrivant depuis l’une de ces bornes. Plus spécifiquement, le redresseur 81 est un pont de diodes présentant deux broches d’entrée 81a et 81b. Les premières bornes de connexion 33b de tous les connecteurs 33a sont reliées entre elles ainsi qu’à la broche 81a, et les deuxièmes bornes de connexion 33b sont reliées entre elles ainsi qu’à la broche 81b. Le pont de diodes étant un redresseur double alternance, il est ainsi possible de garantir que le courant en sortie, qui sera utilisé pour alimenter l’antenne, sera positif, quelle que soit la borne 33b ou 33c recevant le courant fourni par la source d’alimentation 3 ou relayé par le module de charge d’une station voisine. Le module de charge 61 comporte également une unité de conversion 82 agencée pour convertir le courant électrique redressé par le pont de diodes 81 en un courant électrique adapté pour être transmis, par transmission sans-fil, par l’antenne 62 à un appareil électronique disposé sur le plateau 2 pour le charger ou l’alimenter. Dans l’exemple décrit, l’unité de conversion comporte un onduleur monophasé en pont complet monté en charge du pont de diode 81 et agencée pour convertir le courant continu redressé par le pont de diode 81 en un courant alternatif qui est transmis à l’antenne 32. Le module de charge 61 comporte en outre une unité de mesure du courant 83 circulant dans l’antenne 62, notamment à des fins de diagnostic de la station de charge 6, et une unité de contrôle et de communication 84 agencée pour détecter un appareil électronique distant disposé sur le plateau 2 du mobilier, pour transmettre et recevoir des informations vers ledit appareil électronique destinées à permettre la mise en œuvre de la charge ou l’alimentation électrique de cet appareil et pour contrôler, en fonction desdites informations transmises et reçues, l’unité de conversion 82 pour la conversion du courant électrique redressé et la transmission de ce courant converti vers l’antenne 62. L’antenne 62 comporte une bobine formée d’un enroulement surfacique d’un fil de litz. Dans l’exemple décrit, un tronçon du fil de litz s’étend depuis la bobine pour venir s’insérer dans un connecteur du module de charge 61, formant ainsi l’organe de connexion 63 entre l’antenne 62 et le module de charge 61. De la sorte, lorsqu’un appareil électronique apte à être chargé ou alimenté par le système 1 est posé sur le plateau 2 au niveau d’une antenne 62, cette antenne 62 se couple, par couplage inductif, à une bobine située dans l’appareil, et le courant électrique délivré par la source d’alimentation 3, et éventuellement relayé par les modules de charges des stations du réseau de stations de charge, peut alors être transmis à l’appareil A. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant un système d’alimentation ou de charge sans-fil employant une pluralité de stations de charge interconnectées pour former un réseau, et dans lequel le module de charge de chaque station de charge intègre un redresseur de courant recevant le courant électrique circulant sur le réseau. On dispose ainsi d’une solution permettant d’interconnecter les différentes stations de charge sans se soucier du sens de circulation du courant, et donc d’éviter de potentielles inversions de polarité, de sorte qu’un personnel non formé peut être employé pour installer le système dans le mobilier. En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’autres modes de réalisation du système de charge ou d’alimentation sans-fil, et notamment un système employant un autre type de technologie de transmission d’énergie sans fil que le couplage inductif, ou encore un système employant une autre topologie de réseau de stations de charge que celui décrit. On pourra également prévoir d’autres types de redresseur de courant que celui décrit, et notamment un circuit de redressement synchrone comportant des transistors à effet de champ, contrôlés de manière synchrone. On pourra enfin prévoir d’autres modes d’intégration du système de charge ou d’alimentation sans-fil que celui décrit. Système (1) d’alimentation ou de charge sans-fil intégré dans un plateau (2) d’un mobilier, le système comportant une pluralité de stations de charge sans-fil (6), chaque station de charge comportant un module de charge (61) et une antenne (62), le système comprenant une source d’alimentation électrique (3) et les modules de charge des stations de charge étant interconnectés entre eux pour former un réseau de stations de charge relié électriquement à la source d’alimentation pour recevoir une puissance électrique, chaque module de charge étant agencé pour recevoir et transmettre cette puissance électrique à l’antenne, laquelle est agencée pour transmettre cette puissance électrique vers un appareil électrique distant pour le charger ou l’alimenter électriquement ; dans lequel chaque module de charge comporte un redresseur de courant (81) agencé pour recevoir un courant électrique circulant sur le réseau de stations de charge. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel la source d’alimentation (3) est agencée pour délivrer au réseau de stations de charge (6) un courant électrique continu, le redresseur de courant (81) du module de charge (61) de chaque station de charge étant agencé pour recevoir et redresser ce courant électrique continu. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel la source d’alimentation (3) comporte une batterie (4) agencée pour délivrer ledit courant électrique continu au réseau de stations de charge (6). Système (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel le module de charge (61) de chaque station de charge (6) comporte un onduleur (82) agencé pour convertir le courant électrique redressé par le redresseur de courant (81) en un courant alternatif et pour transmettre ce courant alternatif à l’antenne (62) de ladite station de charge. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le redresseur de courant (81) comporte un pont de diodes. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’antenne (62) de chaque station de charge (6) est montée sur le plateau (2) au niveau d’une surface supérieure (23) du plateau et le module de charge (61) de ladite station de charge est monté sur le plateau au niveau d’une surface inférieure (21) du plateau, l’antenne étant reliée au module de charge par un organe de connexion (63) s’étendant au travers du plateau. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel une pluralité de cavités borgnes (2)) sont aménagées dans la surface inférieure (21) du plateau (2) en s’étendant jusqu’à la surface supérieure (23) du plateau, et dans lequel l’antenne (32) de chaque station de charge (3) est logée dans l’une des cavités contre la surface supérieure du plateau. Système (1) selon la revendication 6, dans lequel l’antenne (62) de chaque station de charge (6) est montée sur la surface supérieure (23) du plateau (2) et dans lequel une pluralité d’orifices traversants (22) est aménagée dans le plateau en débouchant chacun dans la surface supérieure au niveau de l’une des antennes et dans la surface inférieure (21) au niveau de l’un des modules de charge (61), chaque organe de connexion (63) s’étendant dans l’un des orifices traversants. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les modules de charge (61) des stations de charge (6) sont interconnectés entre eux par des bandes d’alimentation plates (72) fixées sur la surface inférieure (21) du plateau (2). Système (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’antenne (62) de chaque station de charge (6) comporte une bobine formée par au moins un enroulement surfacique de fil de litz encapsulée dans un boîtier.