INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention concerne encore une borne de rechargement domestique d’un véhicule électrique, comprenant une prise de connexion d’un câble de rechargement du véhicule électrique à la borne, qui comprend : - un module de réception de données d’authentification du véhicule électrique ; - un module de contrôle des données d’authentification configuré pour activer le déclenchement du rechargement par la borne de rechargement.
Plus généralement, une telle borne de rechargement comprend un ensemble de modules, mémoires et processeurs permettant la mise en œuvre du procédé de gestion de chargement d’un véhicule électrique décrit ci-dessus. Une telle borne peut notamment comprendre une interface de saisie d’un code d’authentification, ou être associée à une telle interface, tel qu’un boîtier digicode par exemple. Une telle borne est de préférence connectée par liaison filaire ou sans fil à une passerelle d’accès d’un réseau de communication local, par l’intermédiaire de laquelle elle peut se mettre en relation avec un serveur de gestion de rechargement présent sur un réseau de communication étendu auquel est connectée cette passerelle.
L’invention concerne également un procédé de contrôle du rechargement d’un véhicule électrique mis en œuvre par un serveur de gestion de rechargement, qui comprend des étapes de : - réception d’une requête de données d’authentification en provenance d’une borne de rechargement à laquelle est connectée le véhicule électrique ; - génération et transmission d’un code d’authentification à un terminal de communication mobile dudit utilisateur.
Ainsi, l’invention repose sur une approche nouvelle et inventive du contrôle, en entreprise par exemple, du rechargement des véhicules électriques d’une flotte de véhicules, par exemple une flotte de véhicules professionnels. En effet, l’invention propose de procéder à une authentification d’un véhicule à recharger, avant d’autoriser un tel rechargement ; pour ce faire, un serveur de gestion de rechargement, appartenant par exemple au réseau de communication d’une entreprise ou connecté à ce dernier, génère un code d’authentification à réception d’une requête d’authentification en provenance d’une borne de rechargement, par exemple une borne domestique. Une telle requête comprend par exemple un identifiant de la borne de rechargement, permettant au serveur d’identifier l’utilisateur qui lui est associé, par consultation d’une base de données dédiée. Après vérification de l’identité de cet utilisateur, par exemple un salarié équipé d’un véhicule d’entreprise électrique, le serveur de gestion de rechargement adresse le code d’authentification généré à un terminal mobile de l’utilisateur, dont les coordonnées sont enregistrées dans la base de données. C’est ce code qui permet ensuite à l’utilisateur de déclencher le rechargement de son véhicule électrique sur la borne de rechargement.
Dans le cas où les collaborateurs optent pour un rechargement de leur véhicule à domicile, se pose la question du remboursement par l’entreprise, au collaborateur, des frais réels de recharge de ce véhicule à usage professionnel électrique ou hybride.
A ce jour, il existe des simulateurs de coûts de recharge, permettant à l’entreprise et son collaborateur d’estimer le coût de la recharge du véhicule électrique. Cependant, ces simulateurs ne permettent que de fournir une estimation de la consommation électrique générée par un rechargement de la batterie.
En outre, recharger sa voiture électrique à domicile demande à l’utilisateur des aménagements plus ou moins coûteux. En effet, il est difficile de brancher son véhicule électrique sur une prise domestique, bridée en France à 10A. Il faut donc installer une prise renforcée et/ou une borne de rechargement de type Wallbox®.
La prise renforcée doit être installée par un professionnel, en association avec un disjoncteur adapté. Avec une prise renforcée, les temps de recharge des véhicules électriques sont lents.
Les bornes de rechargement de type Wallbox® sont des équipements dédiés au rechargement des véhicules électriques. Il existe autant de modèles de Wallbox® qu’il existe de fournisseurs (Legrand®, Schneider®, ou encore des fabricants spécialisés comme EVBox® qui collabore avec Engie®, ou même aujourd’hui des constructeurs automobiles) et chacun possède sa technologie et une vaste gamme d’options. Bien que plus coûteuse à l’installation qu’une prise renforcée, la borne de rechargement de type Wallbox® a pour avantage de permettre des temps de recharge accélérés. Elle peut nécessiter que l’utilisateur augmente la puissance de son compteur électrique. En outre, ces bornes de rechargement, par rapport aux prises renforcées, offrent, pour certains modèles, quelques fonctionnalités supplémentaires, comme une alerte par voyant lumineux quand le véhicule électrique est chargé, ou une technologie connectée de type Wi-Fi® ou Bluetooth®, permettant de contrôler la charge du véhicule depuis une application sur le Smartphone de l’utilisateur.
Cependant, pour l’utilisateur, le coût de rechargement de son véhicule à partir de ce type de borne est élevé, une borne de 11kW consommant autant d’énergie que onze petits radiateurs électriques.
A ce jour, il existe un flou sur la façon dont les entreprises peuvent rembourser ces coûts à leurs employés, car il n’existe pas de solution permettant à un employeur, d’une part, d’identifier avec précision la part de la consommation électrique domestique associée au rechargement d’un véhicule électrique professionnel, et d’autre part, en cas de rechargement à partir d’une borne domestique, de s’assurer que le véhicule concerné est bien le véhicule professionnel, et non un véhicule personnel de l’utilisateur.
S’ils veulent pouvoir se faire rembourser de leurs frais par leur employeur, les salariés équipés d’un véhicule électrique professionnel n’ont donc pour option que de procéder au rechargement sur leur lieu de travail, ou sur une borne de recharge publique, où il leur est possible de justifier du montant payé par carte bancaire pour le rechargement de leur véhicule professionnel.
Il existe donc un besoin d'une technique de gestion du rechargement d’un véhicule électrique ou hybride ne présentant pas ces différents inconvénients de l’art antérieur. Il existe notamment un besoin d’une telle technique qui permette de suivre la consommation électrique résultant du rechargement d’un véhicule électrique professionnel à une borne de rechargement domestique. Il existe également un besoin d’une telle technique qui permette de s’assurer que le véhicule électrique rechargé à une borne de rechargement domestique est bien un véhicule professionnel.
L'invention répond à ce besoin en proposant un procédé de gestion du rechargement d’un véhicule électrique, par une borne de rechargement domestique du véhicule, qui comprend des étapes de : - connexion d’un câble de rechargement entre le véhicule électrique et la borne de rechargement domestique ; - réception par la borne de rechargement domestique de données d’authentification du véhicule électrique ; - déclenchement du rechargement par la borne de rechargement domestique à l’issue d’un contrôle des données d’authentification.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive de la gestion du rechargement des véhicules électriques dans un environnement domestique. En effet, l'invention propose de conditionner le déclenchement du rechargement d’un véhicule électrique, dans un environnement domestique, au contrôle, par la borne de rechargement domestique, de données d’authentification associées à ce véhicule. Ainsi, après que l’utilisateur a branché le câble de rechargement reliant la borne domestique à son véhicule, ce rechargement ne débute que si la borne de rechargement a pu vérifier les données d’authentification du véhicule. Cela permet par exemple de ne déclencher le rechargement que si la borne peut contrôler que le véhicule est bien un véhicule autorisé à se recharger sur cette borne (par exemple, un véhicule électrique d’une flotte d’entreprise). Cela peut également permettre par exemple d’identifier le véhicule connecté à la borne, pour pouvoir lui associer la consommation électrique associée au rechargement qui débute.
Selon un premier mode de réalisation, les données d’authentification sont un code d’authentification saisi par un utilisateur du véhicule électrique sur une interface de saisie associée à la borne de rechargement domestique. Une telle interface de saisie peut être par exemple un boîtier digicode, associé à la borne de rechargement domestique : la saisie du code d’authentification sur ce boîtier digicode conditionne le déclenchement du rechargement du véhicule électrique par la borne domestique. Un tel boîtier digicode peut être fourni à l’utilisateur, avec la borne domestique de type Wallbox®, par l’entreprise qui l’emploie et lui confie un véhicule électrique professionnel. En variante, l’interface de saisie peut être une interface tactile, sur un écran associé à la borne de rechargement, ou une interface audio associée à la borne, à laquelle l’utilisateur adresse le code d’authentification sous forme de commande vocale. Seul l’utilisateur autorisé du véhicule électrique dispose du code d’authentification permettant de déclencher le rechargement, ce qui sécurise le processus de rechargement par la borne domestique.
Selon une première caractéristique, lors de la connexion du câble de rechargement, la borne de rechargement domestique émet une requête de données d’authentification à destination d’un serveur de gestion de rechargement, apte à générer et transmettre le code d’authentification à un terminal de communication mobile de l’utilisateur. Selon un aspect, la borne de rechargement domestique est connectée à une passerelle d’accès à un réseau de communication local, apte à relayer la requête de données d’authentification qu’elle reçoit de la borne de rechargement domestique au serveur de gestion de rechargement via un réseau de communication étendu.
Un tel serveur de gestion de rechargement est de préférence un serveur de l’entreprise à laquelle appartient le véhicule électrique à recharger. A réception d’une requête de données d’authentification émise par la borne de rechargement domestique, et relayée jusqu’à lui par la passerelle d’accès du réseau de communication local auquel est connectée la borne de rechargement domestique, ce serveur de gestion de rechargement génère un code d’authentification, qu’il envoie au terminal mobile de l’utilisateur, par exemple un téléphone intelligent de type smartphone. Comme on le verra plus en détail par la suite, la requête reçue de la borne de rechargement peut contenir un identifiant de cette dernière, par exemple sous la forme d’un numéro de série. Cet identifiant permet au serveur de gestion de rechargement d’identifier l’utilisateur auquel adresser un code d’authentification, par consultation d’une base de données d’entreprise mémorisant en association les identifiants des Wallbox® installées aux domiciles des salariés, et les coordonnées de ces derniers (numéro de téléphone par exemple). Le serveur de gestion de rechargement peut alors générer une autorisation de rechargement, comprenant un code d’authentification transmis au terminal mobile de l’employé, auquel est associé l’identifiant de la borne de rechargement domestique, et par exemple une donnée d’horodatage.
Selon une autre caractéristique, la borne de rechargement domestique est connectée à la passerelle d’accès selon une technologie de communication appartenant au groupe comprenant : - une technologie Wi-Fi® ; - une technologie conforme à un standard G.hn de l’Union Internationale des Télécommunications.
Ainsi, la borne de rechargement domestique peut être connectée à la passerelle d’accès à un réseau de communication local domestique en Wi-Fi®. En variante, des plugs G.hn sont utilisés pour permettre à la Wallbox® de communiquer avec la passerelle d’accès par l’intermédiaire du réseau électrique. Cette dernière solution est particulièrement avantageuse quand la borne de rechargement domestique est installée dans le sous-sol de la maison de l’utilisateur, ou dans un parking en sous-sol d’un immeuble, dans lequel la qualité de la couverture radio Wi-Fi® peut être insuffisante.
Les admittances harmoniques de ces deux structures ont été calculées au moyen de méthodes de calcul par couplage d’éléments finis et d’éléments de frontière, plus spécifiquement une méthode dite FEM-BIM (Finite Element Method-Boundary Integral Method).
On peut se référer à la publication de la méthode de calcul par P. Ventura, J. M. Hode, M. Solal, J. Desbois, J. Ribbe « Numerical Method for SAW propagation characterization » dans Proc. of the IEEE Ultrasonics Symposium, pp. 175-186, 1998, et son application aux matériaux multi-couches par S. Ballandras, A. Reinhardt, V. Laude, A. Soufyane, S. Camou, W. Daniau, T. Pastureaud, W. Steichen, R. Lardat, M. Solal, P. Ventura, « Simulations of surface acoustic wave devices built on stratified media using a mixed finite element/boundary element integral formulation » dans Journal of Applied Physics, vol. 96, N°12, pp.7731-7741, 2004.
La montre les conductances et susceptances harmoniques (respectivement G harmo en traits pleins exprimée en dB/S.m -1 sur les axes des ordonnées du côté gauche de chaque graphe et susceptance B harmo en pointillés exprimée en S.m -1 sur les axes des ordonnés du côté droit de chaque graphe) de la structure classique en A) et de la structure à couche métallique en B).
En ce qui concerne la structure classique, il apparaît que la conductance G est toujours supérieure à zéro et que les résonances principales et parasites présentent une valeur G finie contrairement aux modes vrais (sans pertes) pour lesquels G peut être assimilé à une fonction de Dirac.
Les pertes traduites par une conductance finie (inférieure à -150 dB sur la ) sont uniquement dues à des effets de conductance parasite dans le substrat de silicium : le champ électrique associé au déplacement mécanique pénètre dans la structure sur une profondeur de plus de 2λ (la valeur typique peut atteindre 10 λ ou plus pour des ondes de cisaillement pures) et génère donc des courants de fuite qui captent l'énergie d’excitation fournie par le signal d’entrée et la convertissent en chaleur.
En effet, on peut démontrer que le substrat de silicium, même de haute résistivité, a des porteurs de charges électriques de durées de vie suffisamment longues pour induire la création d’une capacitance parasite à l’interface entre le substrat 210 de silicium et la couche diélectrique 230 d’oxyde de silicium.
La montre en B) que l’introduction de la couche métallique 220 entre le substrat 210 de silicium et la couche diélectrique 230 d’oxyde de silicium amène les valeurs de la conductance harmonique à ne pas dépasser le niveau du bruit, jusqu’à ce que la fréquence atteigne le point de branchement dit SSBW (Surface Skimming Bulk Wave) à partir duquel les ondes élastiques ne sont plus confinées aux couches supérieures de la structure mais pénètrent le volume du substrat de silicium sous forme d’ondes rayonnées (le modèle suppose un volume de silicium illimité selon la profondeur, voir la figure 2B).
La raison de l’affaiblissement de conductance harmonique est que la couche métallique constitue un blindage électromagnétique entre la couche piézoélectrique et le substrat, éliminant toute pénétration de champ électrique dans le volume du substrat de silicium, ce qui supprime l’apparition de la conductance parasite.
Ceci se traduit par la minimisation voire l’annulation du libre parcours moyen des charges, limitant notablement voire interdisant ainsi l’existence de courants de fuite dus à une propagation cohérente des charges à l’interface.
La suppression des fuites par la couche métallique est effective pour tout type de métal et toute épaisseur de la couche de métal, mais il est préférable de limiter cette épaisseur afin d’éviter l’apparition de nouveaux modes dégradant la pureté spectrale de la structure confinant l’onde élastique en surface.
En outre, utiliser des métaux denses et augmenter l’épaisseur de la couche métallique provoque un effet de masse de la couche (mass loading effect en terminologie anglaise), réduisant les vitesses de propagation des ondes élastiques et modifiant la réponse en fréquence du transducteur.
Ainsi, afin de limiter les inconvénients mentionnés dans les deux paragraphes précédents, on recommande d’utiliser pour la couche métallique (i) des métaux légers, en particulier de l’aluminium ou un alliage à plus de 90% d’aluminium tel que Al-Cu, Al-Si ou Al-Ti et (ii) une épaisseur de métal comprise entre 5 nm et 100 nm, ou même entre 5 nm et 10 nm.
Il est à noter que d’autres modélisations ont permis de confirmer que la présence d’une couche métallique ne modifie pas significativement la vélocité du mode et la capacité de réflexion de ce dernier par la structure, et que son coefficient de couplage électromécanique k s 2 n’est que légèrement inférieur dans le cas où la couche métallique est présente comparé à une structure démunie de celle-ci.
On peut aussi noter que la couche métallique 220 ne se limite pas à une couche continue, mais peut aussi consister en un motif constitué de surfaces métallisées séparées, qui jouent le même rôle de blindage qu’une couche continue, mais permettant de limiter l’effet de masse.
Dans ce contexte, la distance d séparant deux surfaces métallisées contiguës devrait être idéalement inférieure à λ, préférablement inférieure à λ/2, plus préférablement inférieure à λ/4, comme illustré par la , avec une couche métallique 220 constituée d’une matrice bidimensionnelle de surfaces métallisées 222 séparées l’une de l’autre d’une distance d. Cette condition n’est nullement limitative mais favorise la réduction du libre parcours moyen des charges induites à l’interface oxyde/silicium (et plus généralement diélectrique/semi-conducteur).
De manière non-limitative, toute sorte de géométrie et de distribution (carrée, triangulaire, hexagonale, autre) peut être utilisée pour les éléments de cette matrice.
Les dispositifs à ondes élastiques de surfaces, ou dispositifs SAW, sont employés dans de nombreuses applications, et en particulier dans les applications électroniques où ils forment l’élément central de filtres, d’oscillateurs, de lignes de retard ou encore de transformateurs.
Par conséquent, lorsqu'un signal électrique alternatif est appliqué à une ou plusieurs électrodes en contact avec le matériau piézoélectrique, un signal mécanique correspondant (c'est-à-dire une oscillation ou une vibration) est généré au niveau de ce matériau piézoélectrique : le signal électrique est traduit en un signal mécanique.
Le signal mécanique traduit dans le matériau piézoélectrique présente une dépendance en fréquence par rapport au signal électrique alternatif, dépendance qui est fonction des caractéristiques de la ou des électrodes, des propriétés du matériau piézoélectrique et d'autres facteurs tels que la forme du dispositif à ondes élastiques et d'autres structures constituant le dispositif.
Les dispositifs à ondes élastiques exploitent cette dépendance en fréquence pour fournir une ou plusieurs fonctions au moyen de résonateurs à ondes élastiques de surface (SAW) ou transducteurs SAW, qui sont de plus en plus utilisés pour former, par exemple, des filtres dits « filtres SAW » mis en œuvre dans la transmission et la réception de signaux RF pour des applications dans la télécommunication.
Un filtre SAW comprend au moins un transducteur SAW, connecté potentiellement à d’autres transducteurs de façon à réaliser une fonction de filtrage entre un port d’entrée et un port de sortie.
De manière non limitative, un filtre SAW comprend typiquement un transducteur SAW d’entrée et un transducteur SAW de sortie formés sur un même élément piézoélectrique, le transducteur SAW d’entrée générant des ondes élastiques de surface à partir d’un signal électrique arrivant, le transducteur SAW de sortie recevant l’onde élastique de surface et la convertissant en un signal électrique sortant.
La géométrie et les dimensions des transducteurs, les types et les formes des matériaux utilisés conditionnent les caractéristiques du filtre SAW telles que les facteurs de couplage et de réflexion, les facteurs de qualité Q à la résonance ou à l’anti-résonance, la bande passante, les réponses parasites, la suppression de hauts ordres de résonances, ou encore la dépendance en température.
Le brevet US 10,938,367 B2 divulgue un transducteur SAW interdigité 100 (IDT en terminologie anglaise, pour Inter Digital Transducer), illustré par la , avec une vue d’en haut en A) et une vue en coupe selon le plan XX’ en B).
Le transducteur SAW interdigité 100 comprend une couche piézoélectrique 140 reposant sur un substrat 110, une paire d’électrodes 150A et 150B en contact avec une surface de la couche piézoélectrique 140, une couche métallique 120 interposée entre le substrat 110 et la couche piézoélectrique 140, et une couche diélectrique 130 interposée entre la couche métallique 120 et la couche piézoélectrique 140.
Les électrodes 150A et 150B comprennent respectivement des doigts 152A et 152B s’étendant selon une même direction D de manière à former une structure périodique de période 2p selon une direction perpendiculaire à la direction D, dans laquelle les doigts des deux électrodes sont placés en alternance, de manière conventionnelle.
La couche diélectrique et la couche métallique interposées entre la couche piézoélectrique et son substrat permettent d’améliorer le comportement du transducteur, et plus particulièrement de limiter l’apparition de réponses parasites, les pertes induites liés aux propriétés du substrat et des effets d’interfaces au sein de l’empilement.
Cependant, les informations divulguées par le brevet US 10,938,367 B2 restent insuffisantes en vue d’applications pratiques requérant des caractéristiques particulières et/ou de hauts niveaux de performance pour un transducteur SAW.
Un but de l’invention est de caractériser des dispositifs à ondes de surface de manière à leur donner des paramètres opérationnels suffisants pour les mettre en œuvre dans des applications pratiques, au-delà des simples principes de fonctionnement de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface comprenant un substrat ; une couche piézoélectrique au-dessus d’une face supérieure du substrat ; une paire d’électrodes en contact avec la couche piézoélectrique, les deux électrodes comprenant des doigts s’étendant selon une même direction de manière à former une structure périodique dans laquelle les doigts des deux électrodes alternent les uns avec les autres, et présentant une distance interdigitale séparant les centres de deux doigts adjacents d’une même électrode ; une couche métallique interposée entre le substrat et la couche piézoélectrique ; et au moins une couche diélectrique interposée entre la couche métallique et la couche piézoélectrique, dispositif dans lequel la couche métallique présente une épaisseur comprise entre 5 nm et 100 nm et la (ou les) couche(s) diélectrique(s) présente(nt) une épaisseur comprise entre 25 nm et 600 nm.
Un tel dispositif représente l’aboutissement d’un compromis apte à être mis en œuvre en tant que dispositif à ondes élastiques bénéficiant des effets positifs de blindage électromagnétique d’une couche métallique interposée entre la couche piézoélectrique et le substrat de cette dernière, tout en maintenant d’excellentes performances en termes de vitesse de phase, de coefficient de réflexion et de coefficient de couplage électromécanique k S ² dans la structure du dispositif.
La longueur d’onde acoustique λ du mode exploité est égale à la période 2p, et de manière non limitative le transducteur fonctionnant dans les conditions de Bragg (la période d’électrode p du transducteur est deux fois inférieure à la longueur d’onde λ) pour cette longueur d’onde particulière.
Cette période 2p s’entend comme la distance séparant les axes centraux d’extension de deux doigts adjacents d’une même électrode, c’est-à-dire des axes formant chacun un axe de symétrie du doigt correspondant, cet axe étant parallèle à la direction D d’extension des doigts.