Brevet FR3072830A1 (20190426)

REVENDICATIONS1. Procédé (5) de pilotage d'un circuit de récolte (12) d'énergie électrique produite par un transducteur piézoélectrique (11), lequel réalise un résonateur piézoélectrique (101) sous l'effet de vibrations mécaniques (10) issues d'une source d'excitation mécanique, ledit circuit de récolte reçoit une tension dite piézo (Vp) alternative issue dudit transducteur piézoélectrique, pour produire une tension de sortie (Vout) continue par l'intermédiaire d'un convertisseur (123), lequel est piloté au moyen d'au moins un signal de pilotage (S148) pour présenter au sein dudit circuit de récolte (12) une impédance dite résistance équivalente (R) dont la valeur détermine une tension d'une valeur déterminée qui dépend dudit signal de pilotage, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une réalisation d'un processus dit d'estimation (51, 52), par un contrôleur électronique dit de pilotage (140) qui est connecté électriquement et opérationnellement au transducteur piézoélectrique (11) et au convertisseur (13), ledit processus d'estimation comprenant les opérations suivantes : - détection (51), par mesure de tension (M11) dans une partie du circuit de récolte (12) située entre le transducteur piézoélectrique et le convertisseur, de caractéristiques d'un signal dit piézo produit par la tension piézo (Vp), pendant une durée de détection (d0) antérieure à un premier instant (t1) ; - évaluation (523) de l'amplitude (ah, ai, a3) d'au moins un harmonique dudit signal piézo, à partir desdites caractéristiques détectées, ladite harmonique étant d'un rang supérieur ou égal à un ; - calcul (52) d'un ajustement à appliquer au convertisseur, à partir de ladite amplitude (ah) et d'une valeur dite de résistance actuelle équivalente (Rn) produite pendant ladite durée de détection (d0) sous l'effet d'une valeur dite actuelle (bn) dudit signal de pilotage (S148), ledit calcul d'ajustement (52) comprenant au moins : - 29 - o un calcul (526) d'une valeur dite de nouvelle résistance équivalente (Rn+1) à produire à partir d'un deuxième instant (t2) postérieur au premier instant (t1), et/ou o un calcul (527) d'une nouvelle valeur de signal de commande 5 (bn+1) à appliquer au convertisseur (13) pour lui faire produire ladite nouvelle résistance équivalente (Rn+1) ; - application (53, dl, d2) de d'un signal de commande (S148) avec ladite nouvelle valeur (bn+1) au convertisseur. 10\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le convertisseur (13) est un régulateur de tension continue-continue qui fonctionne par modulation de largeur d'impulsion (PWM) et est commandé par un signal de commande (S148) qui représente le rapport cyclique (15) de ladite modulation. 15\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul d'ajustement (52) comprend au moins : - un calcul (524) d'une valeur de capacité maximale (Cp) représentant le 20 fonctionnement du transducteur piézoélectrique au premier instant (n), réalisé à partir de l'amplitude d'harmonique (a3) calculée et de la valeur de résistance actuelle (Rn), ; - un calcul (526) de la nouvelle résistance équivalente (Rn+1), réalisé à partir de ladite capacité maximale (Cp) et d'une valeur d'un facteur de 25 qualité (Q), calculée (525) ou mémorisée pour ledit transducteur piézoélectrique,.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (524) de calcul de la valeur de capacité 30 maximale (Cp) comprend en outre un calcul d'une valeur de l'amplitude maximale de déplacement (x,), laquelle représente le fonctionnement du transducteur piézoélectrique (11) durant la durée de détection (d0) ; en ce que ledit procédé comprend en outre un calcul (525) de la valeur dudit facteur de qualité (Q) à partir de l'amplitude maximale de - 30 - déplacement (x,) et d'une valeur d'accélération (y, gamma) reçue (15) ou lue dans une mémoire électronique.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé 5 en ce qu'il comprend en outre une mesure (15) ou une lecture, pendant la durée de détection (d0), d'une valeur d'accélération (y) subie par le transducteur piézoélectrique ; et en ce que l'étape de calcul d'ajustement (52) comprend au moins : - à partir de l'amplitude d'harmonique (a3h) calculée et de la valeur de 10 résistance actuelle (Rn), un calcul (524) d'une valeur de capacité maximale (Cp) et d'une valeur maximale de déplacement (x,), lesquelles représentent le fonctionnement du transducteur piézoélectrique (11) durant la durée de détection (d0) ; - à partir de ladite amplitude maximale de déplacement (x,) et de ladite 15 valeur d'accélération (y), un calcul (525) d'une valeur d'un facteur de qualité (Q) représentant le fonctionnement du transducteur piézoélectrique (11), et - à partir de ladite capacité maximale (Cp) et dudit facteur de qualité (Q), un calcul (527) de la nouvelle valeur de résistance équivalente (Rn+1). 20\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'évaluation (523) d'au moins une harmonique est réalisée au moins par une méthode récursive par les moindres carrés. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (523) d'évaluation de l'amplitude porte sur l'amplitude (a3) de la troisième harmonique du signal piézo, par exemple uniquement sur l'évaluation d'harmoniques de rang supérieur ou égal à trois, et notamment uniquement d'un rang égal à trois. 30\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente et l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les étapes de calcul (524) de la capacité du transducteur piézoélectrique et (525) du facteur de qualité sont réalisées par résolution du système suivant d'équations : - 31 - ( 4Vsat - 3a3 6a3n-Rco Xm = coRC + coRa P 2 OÙ a3 estl'amplitude du 3e harmonique de la tension piézoélectrique.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé 5 en ce que les étapes de calcul (524) de la capacité du transducteur piézoélectrique et (525) du facteur de qualité sont réalisées par résolution de l'équation suivante : Cp = j 2n Vsa, 8C,nRw - 4-arr (C,Rw)(n-- 2C,Rw)ArcCos [ 1 + ri ± 2 cr R w + 2C,Rw)2ArcCos 1+ rr 22n-cpRwiz = a, 2C,n12w où al est l'amplitude du premier harmonique du signal de la tension 10 piézoélectrique et où R est la valeur de la résistance au moment de la mesure.\n<CLM>\1\tProcédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, pendant une durée de 15 fonctionnement autonome, une pluralité d'itérations comprenant chacune : - le processus d'estimation (51, 52, dO) ; - un processus d'ajustement (53, dl), dit asservissement, comprenant une application au convertisseur de la nouvelle valeur (bn+1) de signal de commande (S148) issue dudit processus d'estimation, notamment 20 selon une évolution progressive gérée selon un processus de correction de type proportionnel ou proportionnel-intégral ; et - un processus dit de fonctionnement nominal (d2), pendant lequel le contrôleur électronique (140) est maintenu en mode veille tout en continuant à alimenter (S148) le convertisseur (13) avec ladite nouvelle 25 valeur de signal de commande (bn+1).\n<CLM>\1\tDispositif (14) de pilotage d'un circuit (12) de récolte d'énergie électrique produite par un transducteur piézoélectrique (11), lequel réalise un résonateur piézoélectrique (101) sous l'effet de vibrations mécaniques - 32 - (10) issues d'une source d'excitation mécanique, ledit circuit de récolte recevant une tension dite piézo (Vp) alternative issue dudit transducteur piézoélectrique, pour produire une tension de sortie (Vout) continue par l'intermédiaire d'un convertisseur (13), lequel est piloté 5 (15) au moyen d'au moins un signal de pilotage (S148) pour présenter au sein dudit circuit une impédance dite résistance équivalente (R) dont la valeur détermine une tension d'opération du convertisseur d'une valeur qui dépend dudit signal de pilotage, ledit dispositif (14) comprenant un contrôleur électronique de pilotage 10 (140) programmé pour mettre en oeuvre toutes les étapes d'un procédé de pilotage (5,\n<CLM>\1\tselon l'une quelconque des revendications précédentes.\n<CLM>\1\tCircuit de récolte (12) d'énergie électrique venant d'un résonateur piézoélectrique (101), ou dispositif de génération d'énergie électrique 15 comprenant un tel circuit de récolte d'énergie électrique et un résonateur piézoélectrique alimentant ledit circuit de récolte, ledit circuit de récolte comprenant au moins : - un étage redresseur (121) connecté pour recevoir une tension piézo (Vp) alternative, formant un signal piézo, de la part dudit résonateur 20 piézoélectrique et produisant une tension redressée (Vr) ; - optionnellement, un dispositif de stockage intermédiaire d'énergie électrique (13) recevant la tension redressée ; - un convertisseur régulé (13) pilotable fournissant une tension de sortie (Vout), 25 caractérisé en ce que ledit circuit de récolte d'énergie électrique comprend un dispositif de pilotage selon la revendication 11 qui est connecté pour mesurer ledit signal piézo et piloter ledit convertisseur.\n<CLM>\1\tCircuit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le 30 convertisseur (123) est réalisé par au moins un convertisseur continu- continu fonctionnant par hachage et qui est piloté (S148) en modulation de largeur d'impulsion (Ô).\n<CLM>\1\tDispositif de génération d'énergie électrique comprenant un circuit - 33 - (12) de récolte d'énergie électrique selon la revendication 12 ou 13, et un résonateur piézoélectrique (101) alimentant ledit circuit de récolte, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un accéléromètre (15) agencé pour mesurer une accélération (y) produite par 5 la source d'excitation (100), en ce que le contrôleur de pilotage (140) dudit circuit de récolte est connecté pour recevoir ladite mesure d'accélération, et en ce que ledit contrôleur est agencé pour mettre en oeuvre toutes les étapes d'un procédé de pilotage (5) selon l'une quelconque des 10 revendications 5 à\n<CLM>\1\t15. Dispositif (1) électrique ou électronique, comprenant un dispositif de pilotage selon la revendication 11, ou un circuit de récolte selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, ou un dispositif de génération 15 d'énergie électrique selon la revendication 14, agencé pour lui fournir une alimentation électrique autonome ou un complément d'alimentation électrique, sous l'effet d'une excitation mécanique en vibration (10) fournie par l'environnement matériel dudit dispositif électrique ou électronique (1).