INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ainsi, selon ce mode de réalisation en lien avec la , en cas de coupure électrique dans le secteur, la passerelle GW reçoit, via par exemple son interface USB, un message en provenance d’un équipement du réseau de communication local LAN comprenant une batterie de secours configurée pour alimenter les équipements du réseau de communication local LAN, comme par exemple l’onduleur OND.
Ce message comprend notamment : - une information relative à une source d’approvisionnement en énergie externe au réseau de communication LAN, telle que l’énergie en provenance d’un fournisseur d’électricité, - une information relative à une source d’approvisionnement en énergie interne au réseau de communication LAN, telle la batterie de l’onduleur OND.
Plus spécifiquement, l'information relative à une source d’approvisionnement en énergie externe correspond à une information relative à un changement d’état de cette source, comme par exemple une coupure de l’alimentation électrique de l’installation ou le rétablissement du courant électrique.
L’information relative à la source d’approvisionnement en énergie interne correspond par exemple: - au niveau de puissance en énergie électrique fourni par la batterie de l’onduleur OND tel que : le niveau de charge et la capacité de la batterie de l’onduleur OND et - un échéance temporelle de disponibilité d’un niveau de puissance en énergie tel que l’autonomie du réseau de communication LAN en temps prévisible en fonction de la puissance en énergie consommée actuelle de l’installation domestique ou professionnelle.
L’onduleur OND et la passerelle GW peuvent communiquer grâce à un protocole de communication de type USB classique et bien connu. Les messages échangés sont de type applicatif avec un protocole propriétaire de bas niveau. Par exemple, la passerelle GW envoie un message d’interrogation de l’onduleur OND de type: « 001 » pour connaître la charge de la batterie, l’onduleur OND peut répondre par un message par exemple « 100% ». Dans un autre exemple, la passerelle GW envoie un message d’interrogation de l’onduleur OND de type : « 002 » pour connaître la capacité maximum théorique de la batterie, l’onduleur OND peut répondre par un message par exemple « 83% ».
En fonction des informations de capacité et de charge de batterie de l’onduleur OND et de temps d’autonomie dépendant des besoins actuels des équipements de l’installation domestique ou professionnelle, la passerelle GW transmet à ces équipements des commandes d’arrêt ou de mise en veille totale ou partielle de leurs composants, interfaces, services et/ou fonctions.
En variante, la passerelle GW peut en outre transmettre une commande de mise en service de sources d’énergie alternatives interne à l‘installation, comme par exemple des batteries de secours d’un équipement, ou de batteries indépendantes internes au domicile ou à l’entreprise qui ont été préalablement rechargées.
Afin d’assurer une sélection appropriée des équipements ou des composants matériels ou logiciels internes de ces équipements à arrêter, mettre en veille, maintenir ou à mettre en service, la passerelle GW prend en compte des situations, ou cas d’usage, qui définissent des niveaux de priorité des équipements, et/ou le niveau de consommation en énergie de des équipements.
Dans un exemple, une situation d’usage est une situation dite de « vacances ». Cette situation d’usage définit donc des niveaux de priorité pour les équipements du réseau de communication dans le cas où les habitants d’un domicile sont en vacances. Par exemple la centrale d’alarme doit impérativement rester alimentée (niveau de priorité élevée par exemple 1), tout comme la passerelle GW (niveau de priorité élevée par exemple 1), mais pas nécessairement les interfaces Wi-Fi (niveau de priorité faible par exemple 0) si d’autres moyens de communication sont disponibles sur le réseau de communication LAN, tandis que les réfrigérateurs/congélateurs peuvent supporter une coupure d’alimentation d’une certaine durée.
Dans un autre exemple de situation d’usage dite « Présent en Journée » : la passerelle GW doit impérativement rester alimentée avec l’interface Wi-Fi 2,45 GHz allumée (niveau de priorité élevée par exemple 1), mais pas nécessairement la centrale d’alarme (niveau de priorité faible par exemple 0) ou les autres interfaces Wi-Fi 5GHz ou 6GHz (niveau de priorité faible par exemple 0), tandis que les réfrigérateurs/congélateurs peuvent supporter une coupure d’alimentation d’une certaine durée.
Les coefficients a r et b r peuvent être déterminés lors d'une phase préalable de calibration à la conception ou à l'installation du système, par régression linéaire à partir de données mesurées empiriquement, et stockés dans une mémoire du dispositif électronique de contrôle 110.
La méthode décrite ci-dessus permet d'obtenir une estimation précise de la température T du module photovoltaïque et/ou de la température ambiante extérieure T ext du module, directement à partir de mesures de signaux électriques de courant et de tension aux bornes du module. On peut ainsi se passer d'une sonde de température dédiée à ces mesures.
Les modes de réalisations décrits ne se limitent pas à l'application susmentionnée à un système de type volet roulant motorisé. Plus généralement, la solution proposée peut s'appliquer à tout système comprenant un module photovoltaïque, et dans lequel on souhaite pouvoir mesurer la température du module et/ou de son environnement extérieur. Par exemple, le module photovoltaïque peut être installé sur un toit d'un bâtiment. La température T du module peut par exemple être exploitée par un dispositif électronique de contrôle pour actionner des mécanismes de protection, par exemple pour éviter des surchauffes. La température T ext de l'environnement extérieur peut quant à elle être exploitée par un dispositif électronique de contrôle pour piloter de façon automatique un système de chauffage ou de refroidissement du bâtiment, ou, simplement transmise à l'utilisateur via un dispositif d'affichage électronique, pour information.
La représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d'un système 100 de mesure de température selon un mode de réalisation. Le système 100 de la peut être un système du type décrit en relation avec la , ou, plus généralement, tout système intégrant un module photovoltaïque 104. Le système 100 comprend un dispositif électronique de contrôle 110 relié au module photovoltaïque 104 et adapté à mesurer la tension de circuit ouvert V oc et le courant de court-circuit I sc du module. Le dispositif électronique de contrôle 110 est en outre relié à un élément commandable électriquement 102 du système. Le dispositif électronique 110 est configuré pour estimer la température T du module photovoltaïque 104 et/ou la température extérieure T ext à partir de la tension V oc et du courant I sc , et commander en conséquence l'élément 102.
La représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d'un procédé de mesure de température selon un mode de réalisation, mis en oeuvre par le dispositif électronique de contrôle 110 dans un système du type décrit en relation avec la .
Le procédé comprend une étape 301 de mesure de la tension de circuit ouvert V oc du module 104, suivie d'une étape 303 de mesure du courant de court-circuit I sc du module. En pratique, l'ordre des étapes 301 et 303 peut être inversé.
Le procédé comprend en outre, après les étapes 301 et 303, une étape 305 de calcul de la température T du module et/ou de la température ambiante T ext de l'environnement à partir de la tension V oc et du courant I sc , tel que décrit ci-dessus en relation avec la .
Le procédé comprend en outre, après l'étape 305, une étape 307 de contrôle d'un élément 102 du système en tenant compte de la température calculée à l'étape 305.
Dans les exemples décrits ci-dessus, la température ambiante T ext de l'environnement est déduite de la température estimée T du module photovoltaïque par une relation linéaire à coefficients constants (équation Math 5 ci-dessus).
Dans certaines conditions, la précision de cette estimation peut s'avérer insuffisante, notamment lorsque le module photovoltaïque est soumis à une forte irradiation.
Selon un aspect d'un mode de réalisation, on prévoit de tenir compte non seulement de la température estimée T du module photovoltaïque, mais aussi du courant de court-circuit mesuré I sc du module, pour estimer la température ambiante T ext .
Par température ambiante, on entend ici la température de l'air ambiant extérieur, c'est-à-dire de l'air à l'extérieur du module, au voisinage du module, par exemple à une distance de 1 à 30 cm du module, par exemple à une distance de 1 à 10 cm du module.
Les inventeurs ont constaté que, pour une température donnée T quelconque du module photovoltaïque, la relation entre la température ambiante T ext et le courant de court-circuit I sc du module est sensiblement linéaire.
La est un diagramme illustrant la relation entre la température ambiante extérieure T ext et le courant de court-circuit I sc d'un module photovoltaïque pour différentes températures T du module photovoltaïque.
Plus particulièrement, la comprend 11 courbes T5, T10, T15, T20, T25, T30, T35, T40, T45, T50 et T55 représentant chacune l'évolution de la température ambiante T ext (en ordonnée, en °C) en fonction du courant de court-circuit I sc (en abscisse, en ampères), pour respectivement 11 températures T du module photovoltaïque, à savoir respectivement pour T=5°C, T=10°C, T=15°C, T=20°C, T=25°C, T=30°C, T=35°C, T=40°C, T=45°C, T=50°C, et T=55°C.
Comme cela apparaît sur la , les courbes T5, T10, T15, T20, T25, T30, T35, T40, T45, T50 et T55 sont sensiblement linéaires et décroissantes. Autrement dit, pour une température T donnée du module photovoltaïque, la température ambiante T ext décroit de façon sensiblement linéaire en fonction du courant de court-circuit I sc . Sur la , pour chacune des courbes T5, T10, T15, T20, T25, T30, T35, T40, T45, T50 et T55, une approximation linéaire de la courbe a été représentée en pointillés.
Dans cet exemple, le dispositif électronique de contrôle 110 est configuré pour mettre en oeuvre un procédé de commande automatique dit intelligent du dispositif d'occultation, tenant compte notamment de l'irradiation solaire et de la température extérieure. Un tel procédé permet de gérer les apports solaires dans le bâtiment, par exemple en privilégiant l'ouverture des volets exposés au soleil lorsque les températures extérieures sont basses, et/ou en fermant les volets les volets exposés au soleil lorsque les températures extérieures sont élevées.
L'irradiation solaire peut être estimée par le dispositif électronique de contrôle 110 en mesurant le courant de court-circuit du module photovoltaïque 104.
La température extérieure peut quant à elle être mesurée au moyen d'une sonde de température. La prévision d'une telle sonde induit toutefois un coût supplémentaire. De plus, l'intégration d'une telle sonde dans le dispositif 100 peut présenter des difficultés.
Selon un aspect d'un mode de réalisation, on prévoit d'utiliser le module photovoltaïque 104 pour estimer la température.
Pour cela, le dispositif de contrôle 110 est configuré pour, lors d'une phase de mesure de température, mesurer la tension en circuit ouvert V oc du module photovoltaïque 104, mesurer le courant de court-circuit I sc du module photovoltaïque 104, puis calculer une valeur T représentative de la température du module photovoltaïque 104, en fonction de la valeur de la tension en circuit ouvert V oc et de la valeur du courant de court-circuit I sc .
Les inventeurs ont déterminé que quelle que soit la valeur de l'irradiation solaire, pour autant que cette dernière soit non négligeable, par exemple supérieure ou égale à 10 W/m 2 , de préférence supérieure ou égale à 50 W/m 2 , et plus préférentiellement encore supérieure ou égale à 100 W/m 2 , il existe, pour chaque valeur d'irradiation solaire, une relation sensiblement linéaire entre la température T du module photovoltaïque 104 et sa tension de circuit ouvert V oc , de la forme : où a et b sont des coefficients variant en fonction de l'irradiation solaire I rr .
L'irradiation solaire I rr peut elle-même être déterminée en mesurant le courant de court-circuit I sc du module photovoltaïque. En effet, pour un module photovoltaïque donné, le courant de court-circuit I sc du module varie linéairement en fonction de l'irradiation solaire I rr .
Les inventeurs ont déterminé que le coefficient directeur a de l'équation Math 1 ci-dessus peut être approximé à partir du courant de court-circuit I sc du module, par la relation polynomiale d'ordre 2 suivante : où a cd , b cd et c cd sont des coefficients fixes dépendants uniquement des caractéristiques du module photovoltaïque 104.
De façon similaire, l'ordonnée à l'origine b de l'équation Math 1 ci-dessus peut être approximée à partir du courant de court-circuit I sc du module, par la relation polynomiale d'ordre 2 suivante :
où a oo , b oo et c oo sont des coefficients fixes dépendants uniquement des caractéristiques du module photovoltaïque 104.
Ainsi, la température estimée T du module photovoltaïque 104 peut être calculée par le dispositif de contrôle 110, selon la relation suivante :
La tension V oc et le courant I sc peuvent être mesurés respectivement par un capteur de tension et par un capteur de courant du dispositif électronique de contrôle 110. Le dispositif de contrôle 110 peut par ailleurs comprendre des interrupteurs commandables pour mettre le module photovoltaïque en circuit ouvert lors de la mesure de la tension V oc et en court-circuit lors de la mesure du courant I sc .
Les coefficients a cd , b cd , c cd , a oo , b oo et c oo peuvent être déterminés lors d'une phase de calibration, à la conception du module photovoltaïque 104, puis stockés dans une mémoire du dispositif de contrôle 110. Pour déterminer les coefficients a cd , b cd , c cd , a oo , b oo et c oo , le module 104 peut être placé sur un banc de calibration permettant de faire varier l'irradiation et la température. On vient alors balayer la plage des valeurs d'irradiation auxquelles le module est susceptible d'être soumis en conditions réelles d'utilisation. Pour chaque valeur d'irradiation, on fait varier la température de façon à balayer la plage des températures que peut prendre le module en conditions réelles d'utilisation. Pour chaque valeur d'irradiation et pour chaque valeur de température, on mesure la tension de circuit ouvert V oc du module et on détermine le courant de court-circuit I sc du module. Les coefficients a cd , b cd , c cd , a oo , b oo et c oo sont ensuite déterminés par régression polynomiale d'ordre 2 à partir des mesures réalisées.
Le procédé décrit ci-dessus permet d'estimer, à partir d'une simple mesure de la tension de circuit ouvert V oc et du courant de court-circuit I sc du module photovoltaïque 104, la température T du module, et ce par un calcul simple nécessitant des ressources calculatoires limitées et pouvant aisément être mise en oeuvre par un circuit électronique de contrôle embarqué d'un système intégrant le module photovoltaïque.
En pratique, la température T du module photovoltaïque varie en fonction de la température ambiante extérieure T ext . La relation entre la température T et la température T ext peut être approximée par une relation linéaire. Le dispositif électronique de contrôle 110 est par exemple configuré pour calculer une estimation de la température ambiante extérieure T ext à partir de la température estimée T du module photovoltaïque, par la relation suivante : où a r et b r sont des coefficients constants dépendant de l'installation considérée, représentant offset ou décalage de température et un déphasage thermique entre le module photovoltaïque et l'environnement extérieur.
La température T ext peut par exemple être calculée par le dispositif de contrôle 110 pour l'application susmentionnée de pilotage intelligent du volet roulant.
la est un diagramme illustrant un exemple d'une relation représentative de l'évolution, en fonction de la température d'un module photovoltaïque, de l'ordonnée à l'origine d'une droite représentative de l'évolution de la température ambiante en fonction du courant de court-circuit du module ;
la est un diagramme illustrant un autre exemple d'une relation représentative de l'évolution, en fonction de la température d'un module photovoltaïque, de l'ordonnée à l'origine d'une droite représentative de l'évolution de la température ambiante en fonction du courant de court-circuit du module ; et
la représente de façon schématique, sous forme de blocs, un autre exemple d'un procédé de mesure de température selon un mode de réalisation.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les circuits de contrôle et de traitement adaptés à mettre en oeuvre les procédés décrits n'ont pas été détaillés, la réalisation de tels circuits étant à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description. En outre, la réalisation des modules photovoltaïques des systèmes décrits n'a pas été détaillée, les modes de réalisation étant compatible avec tous ou la plupart des modules photovoltaïques connus.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un dispositif dans une position normale d'utilisation.
La est une vue en perspective illustrant de façon schématique un exemple d'un système 100 intégrant un module photovoltaïque.
Dans cet exemple, le système 100 est un dispositif d'occultation motorisé de type volet roulant.
Le dispositif 100 comporte un tablier 102 constitué par un assemblage de plusieurs lames, et comporte en outre un arbre motorisé (non visible sur la ) sur lequel peut être enroulé le tablier 102 et à partir duquel peut être déroulé le tablier 102.
Le dispositif 100 comporte en outre un générateur photovoltaïque ou module photovoltaïque 104, comportant un ou plusieurs panneaux photovoltaïques. A titre d'exemple, le dispositif 100 comporte un caisson 106 dans lequel est disposé l'arbre motorisé. Le ou les panneaux photovoltaïques du module photovoltaïque 104 sont par exemple disposés sur le caisson 106.
Le dispositif 100 comporte de plus une batterie électrique 108 alimentée en énergie électrique par le module photovoltaïque 104 et alimentant en énergie électrique le dispositif 100, et en particulier le moteur d'entrainement (non visible sur la ) de l'arbre d'enroulement du tablier 102. A titre d'exemple, la batterie 108 est disposée dans le caisson 106.
Le dispositif 100 comporte en outre un dispositif électronique de contrôle 110, permettant notamment de commander le moteur du dispositif. A titre d'exemple, le dispositif de contrôle 110 est disposé à l'intérieur du caisson 106.
Le dispositif électronique de contrôle 110 peut comprendre divers capteurs, ainsi qu'un circuit électronique de traitement des données mesurées par les capteurs. A titre d'exemple, le circuit électronique de traitement comprend une unité de traitement de type microcontrôleur, et peut en outre comprendre un ou plusieurs circuits mémoire.
Le dispositif d'occultation 100 est destiné à être monté devant une ouverture (non visible sur la ) d'un bâtiment, apte à laisser passer la lumière, par exemple devant une fenêtre équipée d'une vitre transparente.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le faisceau source 10 est ici modulé en longueur d’onde, par exemple via une modulation du courant électrique 70 généré par la source de courant 7 qui alimente la diode laser 8. La contrainte d’annulation de la puissance du faisceau source à un instant de mesure n’est ici pas nécessaire, à la différence du premier mode de réalisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, la longueur d’onde du faisceau source 10 est modulée à la fréquence 2fp/3 comme indiqué ci-dessus. De cette manière, l’émission et la détection ne sont jamais simultanément à la même longueur d’onde. A l’instant t-τ (modulo 3τ), on émet à la première longueur d’onde λ 1 , un signal qui est détecté à l’instant t. A l’instant t-2τ (modulo 3τ), on émet à la deuxième longueur d’onde λ 2 , un signal qui est détecté à l’instant t-τ. A l’instant t ou t-3τ (modulo 3τ), on émet à la troisième longueur d’onde λ 3 , un signal qui est détecté à l’instant t-2τ.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le signal détecté est démodulé à la fréquence fp. Plus précisément, on détecte le signal interférométrique aux instants t, t – τ, t – 2τ, t – 3τ, t – 4τ et t – 5τ et on applique un schéma de démodulation qui est une duplication du schéma de démodulation à fp, donc +-+-+- dans le cas présent.
Le signal interférométrique détecté à l’instant t correspond bien au faisceau source émis à la première longueur d’onde à l’instant t – τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la troisième longueur d’onde à l’instant t et/ou au faisceau source 10 émis à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 2τ génèrent des interférences parasites à une fréquence de battement haute, correspondant à la différence des fréquences optiques, qui est aisément filtrée électroniquement. Pour une différence de longueur d’onde source de 1pm, la différence de fréquence optique est supérieure à 100MHz.
De même, le signal interférométrique détecté à l’instant t – 3τ correspond au faisceau source émis à la première longueur d’onde à l’instant t – 4τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – 3τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la troisième longueur d’onde à l’instant t – 3τ et/ou à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 5τ sont également filtrés électroniquement à la fréquence de battement.
Le signal interférométrique détecté à l’instant t – τ correspond au faisceau source émis à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 2τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la première longueur d’onde à l’instant t – τ et/ou à la troisième longueur d’onde à l’instant t – 3τ sont également filtrés électroniquement à la fréquence de battement.
Le signal interférométrique détecté à l’instant t – 2τ correspond au faisceau source émis à la troisième longueur d’onde à l’instant t – 3τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – 2τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 2τ et/ou à la première longueur d’onde à l’instant t – 4τ sont également filtrés électroniquement à la fréquence de battement.
Le signal interférométrique détecté à l’instant t – 4τ correspond au faisceau source émis à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 5τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – 4τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la première longueur d’onde à l’instant t – 4τ et/ou à la troisième longueur d’onde à l’instant t – 6τ sont également filtrés électroniquement à la fréquence de battement.
Le signal interférométrique détecté à l’instant t – 5τ correspond au faisceau source émis à la troisième longueur d’onde à l’instant t – 6τ. Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – 5τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à la deuxième longueur d’onde à l’instant t – 5τ et/ou à la première longueur d’onde à l’instant t – 7τ (modulo 6τ, autrement dit à t- τ) sont également filtrés électroniquement à la fréquence de battement.
Sur la , le signal détecté aux instants t, t – 2τ et t – 4τ correspond à l’état de modulation bas, par exemple - π/2. Le signal détecté aux instants t – τ, t – 3τ et t – 5τ correspond à l’état de modulation haut, par exemple + π/2. Les deux états de déphasage sont bien mesurés avec ce schéma de modulation/démodulation.