Brevet FR3128415A1 — publié le 20230428

Dispositif d’alimentation électrique de véhicules à propulsion électrique comportant une ou plusieurs batteries de traction, au moins un collecteur de courant embarqué sur les véhicules et au moins un conduit fixe (1) d’alimentation par le sol sensiblement parallèle à la direction du déplacement des véhicules, comportant une fente verticale (12), débouchant dans une cavité (8) du conduit pour recevoir le collecteur de courant, la cavité (8) contenant au moins une surface de contact électrique (2, 3) reliée à une source fixe de courant par un câble d’alimentation (5, 6), la surface de contact (2, 3) se trouvant en retrait d’un accès direct (R) par ladite fente (12), caractérisé en ce que la surface de contact électrique (2, 3) est positionnée dans la cavité (8) du conduit (1) en corniche inclinée et en ce que ladite fente (12) a une largeur inférieure à 12 mm. Figure 3 Dispositif sécurisé de connexion conductive «basse tension» au sol pour charge statique et dynamique. La présente invention concerne un dispositif de connexion électrique hautement automatisé pour la charge statique et dynamique des véhicules électriques. L’électrification du parc automobile, véhicules légers, véhicules utilitaires, autocars, poids lourds se heurte au problème de la charge des batteries de ces véhicules qui d’une part requiert l’immobilisation du véhicule d’autre part la mise en place d’un câble manuellement reliant la source électrique au chargeur embarqué. Dans sa demande PCT/IB2021/051187, qui a fait l'objet d'une publication WO 2021/161247, le déposant proposait un mode de circulation hautement automatisé pour le véhicules électriques avec une alimentation en TBTS (Très Basse Tension de Sécurité) ce qui limite à 120 volts l’alimentation en courant continu et engendre des intensités trop importantes pour alimenter les poids lourds et réaliser de la charge rapide notamment pour les autobus urbain aux arrêts. La présente invention apporte une solution nouvelle pour connecter en BT (Basse Tension) les véhicules électriques à une source électrique fixe, par l’intermédiaire d’un conduit de chaussée, permettant une charge dynamique, possèdant d’une part sur sa face supérieure une fente de 12,5 mm maximum répondant aux normes de sécurité pour restreindre l’accès aux surface de contact électrique sous tension dans le degré de protection IP36 de la norme européenne CEI 60529 et d’autre part une géométrie particulière qui permet de placer les surfaces de contact sous tension en corniche incliné rendant impossible un toucher accidentel. De plus, ce conduit est destiné à être installée sur les voies de circulation des autoroutes et voie rapide ou la présence de personne est restreinte. De ce fait, la présente invention décrit un dispositif d’alimentation électrique de véhicules automobiles comportant une batterie de traction, un collecteur de courant par un conduit d’alimentation fixé au sol sensiblement parallèle à la direction du déplacement du véhicule, comportant une fente pour le passage du collecteur de courant, contenant des surfaces de contact électrique reliées à une source fixe de courant par des fils conducteur métalliques, les surfaces de contact se trouvant en retrait d’un accès directe par la fente, caractérisé en ce qu’elles sont positionnées dans le conduit en corniche inclinée pour une sécurité accrue. Le conduit, de longueur excédant les limites du transport routier, comporte un corps en élastomère réticulé permettant l’enroulement dudit conduit sur bobine de dimensions inférieures au gabarit routier ce qui lui confère le comportement d’un câble. Le conduit selon l’invention est installé dans une rainure rabotée dans la chaussée, la surface supérieure du conduit affleurant la chaussée. Le forage de trous successifs d’évacuation d’eau à travers la dalle béton dans la rainure sont réalisés en cas de chaussée revêtu d’un enrobé non drainant. Le corps en élastomère du conduit est renforcé par au moins un profilé métallique continu ouvert, ce profilé comportant des découpes transversales sur la portion traversant le plan longitudinal de symétrie de la fente. De façon avantageuse, lesdits fils métalliques sont monobrins et le profilé métallique ouvert, entourant la fente, sont : fléchis plastiquement en sortie de chaine de fabrication pour s’enrouler sur la bobine de transport et redressés lors de l’installation dans la rainure par un ensemble de cintrage à galets. Du fait des sections substantielles des fils métalliques, le pliage et dépliage dans un plan transversal de la portion traversant le plan longitudinal de symétrie de la fente du profilé métallique permettent d’introduire les fils métalliques préalablement à la réticulation de l’élastomère du conduit. Les bordures de la fente sont métalliques et reliées électriquement à la « terre » et ont une hauteur égale ou supérieur à la largeur de la fente, le collecteur porté par le véhicule étant en contact avec au moins une des bordures métalliques. De préférence les fils sont en aluminium avec des surfaces de contact en cuivre ou en acier, éventuellement inoxydable, et les surfaces de contact présentent des découpes transversales réduisant l’inertie en flexion dans le plan de ladite fente. Le conduit est alimenté en courant continu et comporte deux surfaces de contact électrique positionnées en corniche inclinée de part et d’autre de la fente, avantageusement l’une est alimentée en basse tension d’une différence de potentiel inférieure à la "terre" et l’autre en basse tension d’une différence de potentiel supérieure à la "terre". De préférence, les tensions en courant continu pourront être de + 400 volts et – 400 volts. Les véhicules comportent sous leurs structures un collecteur déplaçable latéralement, comportant un moyen de rétraction verticale permettant la connexion électrique avec les surfaces de contact en position basse et permettant en position haute de préserver la garde au sol de ces véhicules. Le moyen de rétraction consiste en un bras pantographe pivotant latéralement sur son attache ou alternativement coulissant sur un rail transversal solidaire de la structure. Pour la charge statique le conduit est de courte longueur fixé sur la chaussée et ne nécessite pas d’être fléchit. Le corps en élastomère réticulé de part et d’autre du conduit présente une forme de dos d’âne longitudinal pour rattraper latéralement en pente douce le niveau de la chaussée, les extrémités étant arrondies. L’emplacement des surfaces de contact étant identique à celui pour la charge dynamique, le même collecteur peut être utilisé en charge statique. Dans le cas de charge en parking couvert la puissance de charge étant en courant alternatif, un système de commutation connu permettra toujours de recharger, bien que plus lentement, le véhicule. Des moyens connus permettent de placer le collecteur en regard de la fente lors de son abaissement et de basculer les frotteurs qui remontent latéralement pour entrer en contact avec les surfaces de contact en corniche inclinées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la représente une vue axisymétrique avec suppression de l’élastomère seul sur une courte longueur du conduit de chaussée dans la rainure selon l’invention illustrant les découpes dans le profilé métallique et sur les surfaces de contact en corniche inclinée.. - la représente une vue axisymétrique du profilé métallique fléchi pour transport sur bobine. - la représente une vue axisymétrique d’une double voie d’autoroute lors du fraisage de la rainure et du déroulage du conduit sur la chaussée. - les figures 4 et 5 représentent en coupe transversale le pliage de la partie inférieur du profilé métallique pour permettre l’introduction des fils monotorons et le dépliage de la partie inférieure par galets. - la figures 6 représente une vue axisymétrique du conduit et de son extrémité dans le cas de charge statique selon l’invention. La illustre le conduit 1 comprenant une fente 12 de largeur L égale ou inférieure à 12,5mm. Le conduit 1 contient : les surfaces de contact 2 et 3 qui comportent des fentes transversales inclinées 13 réduisant fortement leur résistance à la flexion dans un plan parallèle à la fente, les fils 5 et 6, qui portent les surfaces de contact 2 et 3 peuvent avantageusement dans la mode de réalisation pour charge dynamique, être reliées à des pôles de différences de potentiel supérieur et inférieur à la "terre", les fils 7 et 8 sont reliés à la "terre", ils sont de sections substantielles car dans le cas d’une alimentation en bi-voltage 400volts/800volts le passage de l‘intensité se fera entre un pôle et la terre en 400 volts et entre les deux pôles en 800 volts. le profilé métallique 4 qui avantageusement comporte des découpes transversales 13 pour réduire sa résistance à la flexion dans le plan de la fente 12 et des découpes 14 dans les parties affleurant la surface de la chaussée pour laisser le polymère réticulé traversé et augmenter le coefficient de non-glissance SRT. Cette obligation peut également être respectée par une peinture rugueuse. le corps 9 en élastomère réticulé forme une cavité 18 à pente inclinée pour permettre à l’eau de pluie de s’écouler par les trous 11 débouchant dans les canaux latéraux 17 entre chaussée et conduit, délimité par la rainure 15 rabotée dans la chaussée 16. La illustre le profilé métallique fléchit plastiquement pour s’enrouler sur la bobine 20 illustré sur la . La illustre l’installation sur la voie de droite 19 d’une chaussée d’autoroute 20 bordées par des bandes blanches 18. Une rainure de faible dimension 15 est rabotée dans la chaussée 16 par une fraise rotative 22 à axe horizontal. Le conduit 1 est déroulé de la bobine 21 et redressée par la cintreuse 23 puis par un ensemble de guidage à rouleaux 24 réaligné avec la rainure 15 dans laquelle il est déposé et fixé éventuellement par collage. Un dispositif de trancanage (non illustré) sera utilisé pour couvrir la largeur de la bobine et le déplacement latéralement de la bobine pourra être considéré si la fraise 22 et la bobine 21 se trouve sur le même véhicule de chantier (non illustré). Les figures 4 et 5 illustrent une méthode pour introduire, avant réticulation du corps élastomère 9, les fils monotorons 5, 6, 7 et 8 dans le profilé métallique 4a qui a été formé par profilage de tôle avec un pli 25. Dans la , on voit les fils 5, 7 et 8 déjà à l’intérieur du profilé 4a et le fil 6 avec sa gaine d’isolation 26 est introduit verticalement puis poussé sur la gauche dans son emplacement définitif afin que les galets 27, 28 et 29 puissent redresser la partie inférieure du profilé métallique 4. La illustre un autre mode de réalisation de l’invention pour la charge statique des véhicules électriques, comme les bus aux arrêts ou terminus, poids-lourds dans les hubs logistiques ou sur les parking d’autoroute, véhicules particuliers ou utilitaires dans les parkings ou garage privatif. Dans ces cas, le conduit est de longueur réduite de quelques mètres et à un profil en dos d’âne 30 qui se termine en arrondie 31 à chaque extrémité. Le corps en élastomère réticulé 30 comporte à sa partie supérieure des bordures en U inversé 32 et 33 reliées à la "terre". Les fils 34a et 34b peuvent être en cuivre et s’ils sont en aluminium comme illustré, ils seront recouverts de surfaces de contact 35 et 36 en acier inoxydable. Des perçages 37 et rainures 38 dans le corps en élastomère 30 permettent l’écoulement des eaux de pluie. Un substantiel impact de la présente invention est la réduction de la taille des batteries, notamment celles des poids lourds, autorisant des véhicules qui pourront se limiter à une capacité nécessaire pour couvrir entre recharges une distance inférieure à 100 km, ce qui représente une division par un facteur de 3 à 5 du poids des batteries avec un impact sur le poids, le coût, la nécessité de renforcer le véhicule de conception thermique et l’impact environnemental qu’imposent à ce jour la taille des batteries de dernière génération sur l’électro mobilité sans recharge dynamique. Il va de soi que les dispositifs selon l'invention peuvent être adaptés à d’autres configurations de connexion et les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives des domaines d'application de l'invention. Aucune revendication fournie.