Domaine de l’invention

La présente invention revendique la priorité de la demande française 1859993 déposée le 29 octobre 2018 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention concerne le domaine de la recharge rapide de véhicules électriques.

Le nombre de véhicules électriques en circulation est en augmentation constante. L’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) prévoit plus de 3 millions de véhicules électriques et hybrides rechargeables en circulation en France d’ici 2030.

Ces véhicules disposent de batterie et doivent être rechargés régulièrement. Cela pose un problème en milieu urbain densément peuplé, où un conducteur de véhicule rechargeable a rarement la possibilité de recharger son véhicule dans un parking privé, et où les seules alternatives existantes sont les stations de recharge. La majorité des stations installées proposent un chargement limité à 3,6 kW, ce qui implique un temps de rechargement complet de plus de 10 heures en moyenne. Avec l’augmentation du nombre de véhicules rechargeables en circulation, un problème de disponibilité des bornes ou le conducteur peut recharger son véhicule sera également posé.

Des stations de recharge rapide existent et permettent une recharge partielle à 80% en 30 minutes en moyenne, mais sont coûteuses et induisent une forte augmentation de la demande en électricité. En effet, la puissance électrique demandée aux heures de forte consommation sera d’autant plus forte avec la multiplication de ces stations, ce qui nécessitera soit un élargissement du parc de production d’électricité, soit l’augmentation de la production à partir de sources fortement émettrices de CO2 (centrales à charbon par exemple).

Par ailleurs, les modes de déplacement des citadins évoluent, avec notamment des solutions de location de véhicules électriques, le plus connu étant Autolib (marque déposée) à Paris jusqu’en juillet 2018. Les rapports d’activité annuels de ce service montrent que le nombre de trajets effectués et les distances parcourues lors de ces derniers sont faibles en regard de l’autonomie des véhicules : la diminution de l'état de charge (SOC) due à ces trajets quotidiens est inférieure à 20% en moyenne. D’autre part le véhicule est constamment rechargé quand il n’est pas utilisé, ce qui signifie qu’il stocke beaucoup d’énergie sans en utiliser une grande partie.

Etat de la technique

On connaît dans l’état de la technique la demande de brevet américain US2012/0074901 décrivant une station de charge centralisée (CCS) pour le chargement et le déchargement rapides de véhicules électriques comportant une unité de conversion de puissance comportant: un convertisseur bidirectionnel destiné à convertir une alimentation alternative en entrée en une tension continue de sortie et inversement; et une unité de commande principale pour réguler les opérations du convertisseur bidirectionnel. Eventuellement la station comporte aussi un ou plusieurs convertisseurs de puissance à interface de véhicule pour charger et décharger un ou plusieurs véhicules électriques; et un module d'interface d'unité de stockage pour charger et décharger rapidement une unité de stockage de batterie. L’unité de stockage de batterie étant utilisée pour recharger un ou plusieurs véhicules électriques dans des conditions prédéfinies.

Le connecteur CCS (Combined Charging System) est théoriquement apte à décharger un véhicule électrique en courant continu et à le recharger en courant alternatif.

On connaît aussi dans l’état de la technique le brevet allemand DE102016106840 décrivant un dispositif de transmission d'énergie (1 ) avec une connexion de réception d'énergie (2, 25) destinée à être couplée à un véhicule électrique donneur (20) et un terminal de distribution d'énergie (3) destiné à être couplé à un véhicule électrique récepteur (30), caractérisé en ce que le dispositif de transfert d'énergie (1 ) est formé pour transmettre, lorsqu'il est couplé à un véhicule électrique donneur (20) et à un véhicule électrique récepteur (30), de l'énergie électrique fournie par le véhicule électrique donneur (20) au véhicule électrique récepteur (30), au terminal de réception d'énergie (2) est formé directement couplé avec une charge pour un couplage du véhicule électrique donneur (20) avec un câble de charge de station de charge de véhicule électrique (6) et / ou l'orifice de distribution d'énergie (3) pour un couplage direct avec celui destiné au couplage du véhicule électrique récepteur (30) un poste de charge de véhicule électrique pourvu qu'un câble de charge (9) soit formé.

On connaît aussi la demande de brevet EP3138180 qui concerne un chargeur bidirectionnel permettant l'échange d'énergie électrique entre le véhicule électrique et le réseau électrique. Dans le contexte d'un système « vehicle-to-grid (V2G) », des véhicules électriques (VE), communiquent automatiquement avec le réseau électrique (102) afin de vendre des surplus d'électricité ou en diminuant des taux de charge. Ce système vise à utiliser l'énergie stockée dans les batteries des véhicules électriques (VE) comme source d'appoint pour alimenter en électricité le réseau électrique (102), par exemple, durant des pointes de consommation.

Solution apportée par l’invention

La présente invention a pour but de proposer un procédé pouvant recharger un véhicule rechargeable de particulier (VRP) en déchargeant partiellement des véhicules électriques de location (VEL). Elle présente l’avantage de proposer une puissance de charge rapide (uniquement limitée par l'état de charge des VEL, leur courant de décharge maximal et le courant de recharge maximal du VRP) sans passer par le réseau de distribution d’électricité, et donc limiter la demande en puissance pour la recharge de véhicules électriques aux heures de forte demande. Cette solution permet également d’augmenter le nombre de stations où la recharge rapide est disponible, car le nombre de points de raccordement au réseau où une puissance suffisante est disponible est en général faible en milieu urbain. La solution, qui utilise une énergie stockée pour la recharge rapide, s’affranchit donc de ce problème.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de gestion d’une installation permettant à la fois la location d’un VEL, la recharge rapide d’un VRP et la recharge « standard » de plusieurs VEL et d’un ou plusieurs VRP, ladite installation comprenant un ensemble de bornes de recharge électrique connectées à système de gestion d’une part et raccordées à un réseau de distribution d’énergie électrique d’autre part, et d’une borne de recharge rapide (V2V) permettant la recharge rapide ou « standard » d’un VRP. Les chargeurs présents à bord des VEL sont bidirectionnels, c’est-à-dire qu’ils peuvent à la fois recharger la batterie via le réseau de distribution électrique et partiellement la décharger. Plus précisément, les batteries des VEL peuvent à la fois être rechargées en courant alternatif via le réseau de distribution d’énergie électrique au moyen du chargeur intégré au dit véhicule, et être partiellement déchargées en courant continu en se connectant directement aux connecteurs de la batterie du véhicule électrique.

L’invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de recharge d’au moins une batterie de véhicule rechargeable à partir du courant délivré par la décharge d’au moins une autre batterie de véhicule rechargeable caractérisé en ce que les liaisons entre la ou les batteries à recharger avec la ou les batteries à charger est réalisée en courant continu de pin de puissance à pin de puissance des connecteurs desdits véhicules, par l’intermédiaire d’un circuit électronique de puissance de contrôle du courant circulant dans lesdites liaisons électriques d’une part et entre lesdites liaisons électriques et un point de raccordement principal d’autre part lesdites liaisons électriques étant connectées directement aux pins de puissance des connecteurs desdits véhicules, sans conversion AC.

Selon l’invention, le branchement entre la batterie du véhicule et la station de recharge est en mode continu-continu sans utiliser le convertisseur ou chargeur du véhicule. Lorsque plusieurs véhicules sont raccordés à une même borne, une ou plusieurs batteries peuvent être reliées en parallèles entre-elles par l’intermédiaire d’un circuit électronique de commande, et la sortie en courant continue d’un chargeur est également raccordé en parallèle sur ce circuit électronique de puissance.

Selon des variantes :

- le procédé comporte une étape d’acquisition, pour chaque véhicule raccordé V,, de l’état de charge instantané de la batterie SOCi(t) et du courant de charge ICHMAX, et/ou de décharge maximal autorisé IDECMAX, et de commande du contrôle du courant en fonction desdites informations.

- ladite étape d’acquisition est réalisée par la lecture des informations transmises via le connecteur du véhicule.

- ladite étape d’acquisition est réalisée par la réception des informations transmises par l’utilisateur du véhicule.

- le procédé comporte une étape d’enregistrement, pour chaque véhicule V, raccordé, de l’objectif de charge SOCMINi. . ledit objectif de charge SOCMIN, détermine une variable économique telle que le prix ou le gain du titulaire du véhicule.

L’invention concerne aussi un équipement de recharge d’au moins une batterie de véhicule rechargeable à partir du courant délivré par la décharge d’au moins une autre batterie de véhicule rechargeable pour la mise en œuvre d’un tel procédé caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de câbles de raccordement aux connecteurs d’une pluralité de véhicules, un circuit électronique de puissance de contrôle du courant circulant dans lesdites liaisons électriques d’une part et entre lesdites liaisons électriques et un point de raccordement principal d’autre part lesdites liaisons électriques étant connectées directement aux pins de puissance des connecteurs desdits véhicules, sans conversion AC.

Selon des variantes :

- lesdits connecteurs sont des bobines de couplage inductif.

- l’équipement comporte en outre des moyens de communication avec un système de supervision globale d’un ensemble de stations de recharge.

- il comporte en outre des moyens de communication avec un système de paiement et des moyens de calcul du prix pour chacun des véhicules V, en fonction des paramètres de charges de la batterie du véhicule V,.

- il comporte en outre un moyen de transmission à un serveur de supervision des informations sur la puissance traitée pendant une période temporelle, pour l’optimisation de l’utilisation d’un parc de systèmes de recharge.

- les câbles de raccordement comportent un premier conducteur basse puissance et un deuxième conducteur forte puissance, et ledit circuit électronique de puissance de contrôle commande l’alimentation de l’un ou de l’autre des conducteurs en fonction de la puissance déterminée pour la batterie correspondante.

L’invention concerne encore un système constitué par une pluralité d’équipements caractérisé en ce qu’il comporte en outre un serveur recevant les informations provenant de chacun desdits équipements, et calculant pour un véhicule en circulation l’équipement optimal en fonction de l’état de charge de la batterie dudit véhicule et de la distance dudit véhicule par rapport aux différents équipements.

Avantageusement, le calcul pour un véhicule en circulation de l’équipement optimal est en outre fonction des paramètres économiques de chacun desdits équipements. Lorsqu’ils sont connectés à une borne, les véhicules transmettent différentes informations à un système de gestion de la recharge rapide V2V. Le conducteur d’un VRP qui souhaite recharger rapidement son véhicule transmet à distance différentes informations concernant son véhicule. Le système est capable de déterminer l’état de charge théorique du VRP en fin de recharge V2V ainsi que le temps de recharge théorique selon les étapes suivantes :

- Détermination et mémorisation au niveau du système de gestion centrale, de la capacité de la batterie du VRP devant être rechargé, de l'état de charge de celle-ci SOCVRP. _Î et du courant de recharge maximal autorisé lvRP,ma _X ;

- mémorisation au niveau du système de gestion centrale, de l’ensemble Eo des bornes auxquelles un VEL est connecté, et d’une part d’un premier sous-ensemble Ei dudit ensemble des bornes auxquelles un VEL est connecté, ledit sous-ensemble comportant les bornes dont l’état de charge de la batterie du VEL qui lui est connecté est supérieur à un seuil SOCvEL.min, et d’autre part d’un deuxième sous- ensemble E2 dudit ensemble des bornes auxquelles un VEL est connecté, ledit sous- ensemble comportant les bornes dont l'état de charge de la batterie du VEL qui lui est connecté est inférieur à SOCvEL.min ;

- Mémorisation de la capacité, de l’état de charge et du courant de décharge maximal autorisé pour chaque batterie de VEL connecté à une borne dudit sous-ensemble E1 ;

- Calcul de la quantité d’énergie disponible pour recharger le VRP et de l'état de charge du VRP en fin de recharge, SOCVRP. _Î , à partir de la capacité et de l’état de charge des batteries de VEL connectés aux bornes dudit sous-ensemble E1;

- Calcul du premier courant maximal que le système de recharge peut permettre l _outma x _,i , en fonction de la somme des courants de décharge maximaux de chaque batterie de VEL connecté à une borne dudit sous-ensemble E1 ;

- Détermination du minimum entre Iv _Rp.ma x et l _outma x _,i , qui équivaut au courant de recharge l _out,i et mémorisation ;

- Calcul des courants de décharge des différents VEL de la liste pour une recharge du VRP à l _out,i ;

- Calcul de l’évolution de l’état de charge des batteries de VEL connectés aux bornes dudit sous-ensemble E1 et de celui de la batterie du VRP lors d’une recharge au courant l _out,i ; - Si l'état de charge de la batterie d’un des VEL connectés à une borne dudit sous-ensemble E1 atteint SOCvEL.min à un instant ti durant sa décharge, mémorisation de ti et transfert de la borne concernée du sous-ensemble E1 au sous- ensemble E2.

- Répétition des quatre étapes précédentes soit jusqu’à que l'état de charge du VRP atteigne sa limite autorisée pour la recharge en courant continu, soit jusqu’à que le sous-ensemble E1 soit vide. Détermination de SOCVRP. _Î , et mémorisation des courants de charge Ut _, 2,..., Ut _{, k} et des instants t2 _{, ...,} t _k ;

- Détermination du temps de recharge théorique U, instant où l’état de charge théorique du VRP atteint SOCVRP. _Î ;

- Lors de la connexion du VRP à la borne de recharge correspondante, nouvelle répétition des étapes précédentes et calcul du temps de recharge ;

- Nouvelle détermination de l’ensemble Eo et des sous-ensemble E1 et

E ₂ ;

- Transmission à la borne du VRP voulant être rechargé d’un message d’autorisation de recharge au courant l _out,i ;

- Lorsque l’état de charge de l’un des VEL connecté à une borne du sous-ensemble Ei atteint SOCvEL.min, transmission à la borne correspondante d’un message d’interdiction de décharge V2V et d’autorisation de recharge standard. Transfert de la borne concernée du sous-ensemble Ei vers le sous-ensemble E2. Transmission à la borne du VRP d’un message d’autorisation de recharge V2V au courant Ut, 2 ;

- Répétition de l’étape précédente avec les courants de recharge t, 3- Ut,k ,

- Lorsque l’état de charge du VRP atteint SOCVRP. _Î , transmission à la borne correspondante d’un message d’interdiction de recharge V2V.

Selon d’autres aspects préférés de l’invention, pris seuls ou en combinaison :

- la puissance de la recharge standard et le courant de recharge standard I _réseau sont déterminés selon la puissance disponible pour chaque borne de la station au point de raccordement considéré.

- la valeur maximale de courant de recharge Iv _Rp.ma x peut varier durant la recharge en courant continu. En effet, la régulation de la température peut impliquer de diminuer le courant de recharge, la consigne de courant de recharge peut donc également varier en conséquence.

- la recharge en courant alternatif via le réseau de distribution d’énergie électrique peut s’effectuer conformément au standard IEC 61851 -1 .

- les caractéristiques de la batterie du VRP peuvent soient être communiquées par le conducteur via une application mobile où il communiquerait le modèle de sa voiture, soit être transmise à la station via un système de communication conforme par exemple à la norme IEC 61851 -24.

- la communication entre les VEL et la station peut s’effectuer par exemple conformément à la norme ISO 151 18 définissant les communications digitales sécurisées entre véhicules électriques et stations de recharge.

- si une personne souhaite louer un VEL à une station où la recharge V2V s’opère, on lui propose en priorité un véhicule ne participant pas à la recharge.

- dans la situation précédente, si tous les VEL participent à la recharge V2V, il peut être décidé soit de faire patienter la personne désirant louer un véhicule jusqu’à la fin de la recharge, soit de déconnecter un VEL participant à la recharge V2V et de réduire le courant de recharge. Ce cas de figure sera détaillé par la suite.

- la station comporte de préférence une place et une borne uniquement dédiée aux VRP voulant bénéficier de la recharge V2V.

- la place dédiée à la recharge V2V est de préférence réservée à un conducteur ayant préalablement réservé la recharge via une application mobile ou intégrée au véhicule.

- le procédé peut comporter une étape d’identification, permettant de valider que le conducteur de VRP entrant à la place dédiée est bien celui ayant réservé. Cette identification peut se faire par exemple par l’envoi d’un signal à la station via l’application mobile ou embarquée lorsque le véhicule est proche, ou encore par l’entrée d’un code via un clavier présent en station.

- le procédé peut comporter par exemple une borne escamotable ou une barrière au niveau de la place réservée à la recharge V2V, afin d’empêcher le stationnement à un VRP n’ayant pas réservé la recharge.

L’invention a également pour objet un système de gestion d’une installation permettant à la fois la location d’un VEL, la recharge rapide V2V d’un VRP et la recharge « standard » de plusieurs VEL et d’un ou plusieurs VRP, ladite installation comprenant un ensemble de bornes de recharge électrique connectées au dit système de gestion et raccordées à un réseau de distribution d’énergie électrique d’une part, et d’une borne de recharge rapide (V2V) reliée au système de gestion et permettant la recharge rapide d’un VRP d’autre part, le dit système de gestion comprenant :

- des moyens de détermination du courant de recharge d’un VRP entrant

- un système de gestion centrale relié auxdites bornes et apte à mémoriser le courant maximal admissible IvRp.max, ledit système étant en outre apte à mémoriser et actualiser en temps réel l’ensemble Eo des bornes auxquelles un VEL est connecté, le sous-ensemble Ei des bornes auxquelles un VEL est connecté et dont l’état de charge de sa batterie est supérieur à SOCvEL.min, le sous-ensemble E2 des bornes auxquelles un VEL est connecté et dont l’état de charge de sa batterie est inférieur à SOCvEL.min, le courant de décharge maximal pour chaque VEL connecté à une borne du sous ensemble E1

- ledit système de gestion centrale est également capable de déterminer les valeurs maximales de courant disponible loutmax,1 , loutmax,2, , loutmax.k pour chaque actualisation du sous-ensemble Ei , les différents courants de recharge lout.1 , lout,2, , lout.k (le courant Ut, j est le minimum entre IvRp.max et Utmax ) et la quantité d’énergie disponible pour un VRP

- ledit système de gestion centrale est par ailleurs apte à fournir le courant de recharge Ut à partir du courant provenant de plusieurs batteries de VEL participant à la recharge

- ledit système de gestion centrale est également apte à envoyer des messages aux différentes bornes de la station afin de contrôler les moyens de commutation pour passer du mode recharge « standard » au mode“recharge V2V”.

Ledit système de gestion centrale peut être en outre apte à désactiver tout ou partie des recharges de véhicules, en particulier sur réception de commandes reçues du réseau de distribution d’énergie électrique.

Ledit système comporte en outre un dispositif d’identification d’un nouveau véhicule entrant, qu’il soit VEL ou VRP, au niveau des bornes de recharge. Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention

L’invention et les différents avantages qu’elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 représente schématiquement un exemple d’architecture d’un système de bornes de recharges permettant la recharge rapide V2V ;

- la figure 2 représente schématiquement le système de gestion centrale de la figure 1 ;

- la figure 3 montre un exemple de table utilisée par le système de gestion centrale pour gérer les bornes de recharge Bi à BN (43 sur la figure 2) ;

- la figure 4 montre un exemple de table utilisée par le système de gestion centrale pour gérer la borne dédiée à la recharge rapide (44 sur la figure 2) ;

- la figure 5 montre un exemple de système de contrôle de connexion des différents VEL participant à une recharge V2V ;

- la figure 6 montre un exemple de borne de recharge de l’installation de la figure 1 ;

- la figure 7 illustre une succession d’étapes susceptibles d’être mises en œuvre dans un procédé de gestion conforme à l’invention ;

- la figure 8 montre l’évolution du courant de recharge, des états de charge des VEL et de celui du VRP dans le cas où aucun VEL participant à la recharge n’est loué ;

- la figure 9 montre l’évolution du courant de recharge, des états de charge des VEL et de celui du VRP dans le cas où un des VEL participant à la recharge est loué.

Dans la suite de la description, et à moins qu’il n’en soit disposé autrement, les éléments communs à l’ensemble des figures portent les mêmes références. Par ailleurs, les caractéristiques décrites dans un exemple ou une variante ne doivent pas être interprétées comme limitées à cet exemple ou à cette variante, mais peuvent être combinées avec d’autres caractéristiques décrites en référence à un autre exemple. Comme illustré sur la figure 1 , l’installation 1 comprend un ensemble de N bornes de recharge Bi , B2, ... B,, ... BN et une borne dédiée à la recharge V2V, BP. Ces bornes de recharge électrique sont raccordées à un réseau 2 de distribution d’énergie électrique, au niveau d’un point de raccordement 3, afin de permettre la recharge « standard » des véhicules qui leur sont connectés.

Ces bornes B1, B2, ... B _Î , ... BN intègrent de préférence un contrôleur de recharge, qui vérifie les éléments suivants avant d’enclencher la recharge ou la décharge :

• Vérification que le véhicule est bien connecté au système.

• Vérification que la masse du véhicule est bien reliée au circuit de protection de l’installation.

• Vérification de la cohérence des puissances entre le câble, le véhicule et le circuit de recharge.

• Détermination de la puissance maximale de recharge qui sera allouée au véhicule.

• Le raccordement du véhicule est assuré par l’intermédiaire de la prise dédiée à la recharge de « type 4 ». Cette prise peut être par exemple un câble « Chademo » ou encore « Combo ».

Chaque borne B1, B2, ... B _Î , ... BN est bidirectionnelle, dans le sens où elle est apte à la fois à délivrer au véhicule qui lui est connecté un courant de recharge (sens‘>’ sur la figure 1 ) Léseau et à prélever, dans le cas où le véhicule connecté est un véhicule de location, un courant de recharge I _IN.I , I I N ,2, ... liN.i, 11 N , N afin de recharger le véhicule de particulier VRP connecté à la borne BP (sens »’ sur la figure 1 ). La borne BP n’est pas bidirectionnelle et peut recharger un VRP soit en recharge « standard » au courant Léseau via le réseau 2 de distribution d’énergie électrique soit en recharge rapide V2V via le système de gestion centrale.

Le courant Léseau est défini selon la puissance électrique prévue pour la station de recharge au point de raccordement considéré.

La gestion des différentes bornes s’effectue depuis le système de gestion centrale 4 via le lien de communication 6, et est fondée sur le principe que les bornes B1, B2, ... B _Î , ... BN peuvent basculer entre les modes « recharge standard » et « décharge V2V » et que la borne BP peut basculer entre les modes « recharge standard » et « recharge V2V ». Afin de maximiser la disponibilité du service de recharge V2V, il est préférable que le mode « recharge standard » pour les bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN et BP soit disponible pour les VRP uniquement sur une plage horaire ou la demande en recharge rapide est plus faible par exemple entre 22h et 7 h. Cela permet d’avoir un maximum de VEL présents dans les stations Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN et pouvant ainsi contribuer à la recharge V2V, et que la place correspondant à la borne BP soit disponible le plus longtemps possible durant la journée, où la demande en recharge est plus importante.

Afin de maximiser l’énergie disponible pour la recharge V2V, il est préférable de proposer ce service uniquement sur une plage horaire déterminée, par exemple entre 7h et 22h. Cela permet de laisser le temps aux VEL de se recharger hors de cette plage horaire, où la demande en location et en recharge rapide est plus faible.

Les bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN reçoivent les différentes informations des véhicules qui les lui sont connectés : véhicule de particulier ou de location, nom du véhicule, capacité de la batterie, état de charge de la batterie. Ces informations sont transmises au système de gestion centrale via le lien de communication (6). Ce lien peut être de type filaire (de type Ethernet ou RS485) ou sans fil.

La borne BP reçoit les informations du VRP désirant une recharge rapide : identifiant du véhicule, état de charge de la batterie. D’autres informations, telles que la capacité de la batterie et le courant de recharge maximal, sont déduites de l’identification du véhicule. Ces informations sont transmises au système de gestion centrale via le lien de communication (6).

Le système de gestion centrale communique avec le système de communication externe (7) afin de recevoir et transmettre plusieurs informations (qui seront évoquées par la suite) à un système de gestion global, commun à plusieurs stations et non représenté. Ce système de gestion global peut lui-même obéir à un autre système de gestion global. Par exemple, il peut être un sous-système de gestion commun à plusieurs stations d’un quartier et obéir à un système de gestion commun à plusieurs sous-systèmes de gestion. Cette architecture permet d’agir sur les différentes stations et de récupérer entre autres les informations de disponibilité de la recharge V2V et des VEL, la fréquence d’utilisation de chaque véhicule, le nombre de location par station au cours de la journée, le nombre de recharges effectuées. Les données récupérées par le système de gestion global permettent de configurer les stations de recharge différemment selon leur utilisation durant la journée. Par exemple, on peut privilégier la location des véhicules plutôt que la recharge pour une plage horaire donnée dans des stations ou la demande en location est importante durant cette période, d’après les données récupérées.

Les données récupérées peuvent être utilisées par un algorithme d’apprentissage afin de déterminer la configuration optimale des stations dans le but de garantir un maximum de voitures disponibles pour la location et la recharge.

Il est possible d’ajouter un système 5 d’activation ou de désactivation d’une borne escamotable ou d’une barrière qui serait située au niveau de la place correspondant à la borne BP, et qui permettrait par exemple d’interdire l’accès aux VRP n’ayant pas réservé la place pour la recharge V2V.

Le système 4 de gestion centrale, dont une architecture simplifiée est illustrée sur la figure 2, comprend un système de contrôle de connexion des VEL (40), un convertisseur DC/DC qui peut fonctionner à la fois en abaisseur et en élévateur de tension (41 ), d’un filtre d’interférences électromagnétiques (42), d’un capteur de courant (43) qui mesure le courant en sortie du système de gestion centrale et transmet la valeur à une unité de traitement des informations (44).

Cette unité peut-être de type microcontrôleur ou PC, et contrôle le rapport cyclique du convertisseur DC/DC afin de fournir le courant requis au VRP voulant être rechargé en V2V. Cette unité communique également avec les bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN et BP via le lien de communication (6) afin d’activer ou désactiver les modes « recharge standard », « recharge V2V » et « décharge V2V ».

L’unité (44) récupère également plusieurs informations des différentes bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN, BP ainsi que des informations concernant les véhicules auxquelles elles sont connectées, puis les stocke dans une mémoire (45). Cette mémoire est essentiellement constituée de deux tables, l’une relative aux bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN (46) et l’autre concernant la borne BP (47).

La table 46 comprend de préférence les informations suivantes, pour chaque borne de l’installation : nom de la borne, type de véhicule connecté (location, privé ou aucun), nom du véhicule (si il s’agit d’un VEL) identifiant du dernier conducteur, capacité de la batterie, courant de décharge maximal, état de charge de la batterie, énergie disponible pour la recharge rapide V2V, mode de la borne (recharge standard, décharge V2V, attente), état de la borne (disponible, en charge, en décharge, fin de charge, fin de décharge) et courant mesuré au niveau de la borne (négatif si la borne est en mode « décharge V2V », positif si elle est en mode « recharge standard »). Un exemple des valeurs comprises dans cette table, correspondant à la situation de la figure 1 , est donné sur la figure 3.

Le courant est mesuré au niveau des différentes bornes Bi, B2,...Bi,...BN au moyen d’un capteur de courant, de préférence une sonde à effet Hall afin d’isoler électriquement le contrôleur (44). Les valeurs de courant sont transmises au système de gestion centrale via le lien de communication (6).

L’énergie disponible d’un VEL est calculée relativement à l’écart entre l'état de charge de sa batterie considérée et la valeur limite SOCvEL.min.

La valeur limite SOCvEL.min définit l'état de charge minimal que les VEL doivent posséder en fin de recharge. Il permet d’assurer que les VEL auront suffisamment d’énergie pour assurer les trajets lorsqu’ils sont loués. L’exemple de la figure 3 a été réalisé pour un seuil de 50%. Il est possible de modifier cette valeur en envoyant un message de demande de modification depuis le système de gestion global via le système de communication externe (7).

La valeur de SOCvEL.min peut être modifiée localement pour une station donnée, pour un quartier ou de manière globale, afin de s’adapter à la demande en location et en recharge. Cette modification peut s’effectuer en temps réel ou de manière planifiée. Par exemple, il est possible, pour une plage horaire donnée, en cas de forte demande de location et de faible demande de recharge de fixer un seuil SOCvEL.min plus élevé afin d’augmenter la disponibilité pour la location.

La valeur du seuil peut également être déterminée localement par un algorithme d’apprentissage, en utilisant les données récupérées par le système de gestion global.

La table 47 comprend de préférence les informations suivantes, pour la borne dédiée à la recharge V2V : nom de la borne, identifiant du véhicule, capacité de la batterie, état de charge de la batterie, courant de recharge maximal toléré, mode de la borne (V2V ou recharge standard), état de la borne (attente, début de charge, en charge ou fin de charge), temps de recharge estimé, courant de recharge mesuré et énergie transférée. Un exemple des valeurs comprises dans cette table, correspondant à la situation de la figure 1 , est donné sur la figure 4. L’identifiant du véhicule, la capacité de la batterie, l'état de charge et le courant maximal peuvent soit être communiqués par le conducteur via une application mobile où il communiquerait le modèle de sa voiture et l'état de charge affiché au tableau de bord, soit être transmis à la station BP via un système de communication conforme par exemple à la norme IEC 61851 -24, puis au système de gestion via le lien de communication (6).

La mesure du courant en sortie du convertisseur DC/DC est faite de préférence au moyen d’une sonde à effet hall (43) afin d’isoler électriquement le microcontrôleur ou le PC. Cette valeur de courant est utilisée afin de réaliser une boucle de régulation au moyen d’un correcteur de type PID, qui agit sur le rapport cyclique du convertisseur DC/DC afin que le courant en sortie corresponde au courant requis. Ce PID peut être réalisé de manière analogique, ou numérique directement via le microcontrôleur. La valeur du courant est également mémorisée dans la table 47 afin de déterminer l’énergie fournie via la recharge V2V.

Les différentes batteries des VEL participant à la recharge sont connectées au système de contrôle de connexion des VEL (40). La figure 5 détaille un exemple de circuit pouvant assurer un tel contrôle : lorsque l'état de charge de l’une des batteries participant à la recharge V2V atteint SOCvEL.min, ou bien lorsqu’un des VEL participant à la recharge doit être loué, le relais correspondant au VEL en question commute et passe à l’état bloqué, déconnectant ainsi la batterie en question du circuit de charge. Les diodes de non-retour assurent que les batteries ayant des états de charge différents ne transfèrent pas d’énergie entre elles. Les relais utilisés sont de type SPST. D’autres circuits de contrôle de connexion peuvent être envisagés.

Lorsque l’une des batteries est déconnectée, si le courant désiré en sortie reste identique, le courant prélevé dans les autres batteries va augmenter afin de compenser la perte d’une batterie participant à la recharge. Afin de ne pas impacter la durée de vie des batteries des VEL, le courant prélevé à chaque batterie pouvant participer à la recharge V2V ne doit pas dépasser une valeur maximale, i _DECma x pour la batterie de VEL _j . Cette valeur est propre à chaque type de batterie et dépend, entre autres de la technologie de batterie utilisée et de sa capacité. Le courant disponible pour la recharge V2V t _ma x. _k dans le cas où k-1 VEL ont été déconnectés du système de recharge (car leur état de charge est devenu inférieur ou égal à SOCvEL.min) est calculé relativement au courant de décharge maximal de chaque VEL participant à la recharge. Les informations précédentes permettent de décrire le déroulement d’une recharge V2V lorsque les conditions d’utilisations des différentes bornes ne varient pas. Mais il est possible qu’un utilisateur du service de location désire louer un véhicule alors qu’une recharge V2V est en cours et qu’aucun autre VEL que ceux participant à la recharge n’est disponible. Dans ce cas de figure, plusieurs solutions sont possibles :

- Il peut être décidé de favoriser le service de location de véhicule.

Dans ce cas, un des VEL participant à la recharge est déconnecté et proposé à la personne désirant louer. Le courant de sortie maximal que la recharge peut permettre t _ma x est alors recalculé pour cette nouvelle configuration et comparé au courant de recharge maximal admissible par le VRP à recharge Iv _RPma x . Le minimum des deux valeurs détermine le nouveau courant de sortie. Le nouveau temps de charge théorique est alors calculé et transmis à la personne désirant charger son véhicule. Afin que le désagrément soit minimal, une plage de temps de charge peut être communiquée au préalable à l’utilisateur, qui tient compte d’une potentielle déconnexion de VEL. Le VEL à sélectionner pour la location est celui avec l'état de charge le plus faible, afin de minimiser l’impact sur la recharge V2V.

- Il peut être décidé de privilégier l’accomplissement de la recharge V2V du véhicule privé. Dans ce cas, la recharge n’est pas interrompue et la personne désirant louer un véhicule est informée du temps restant avant qu’il puisse utiliser un des VEL.

- Il peut enfin être décidé de privilégier un compromis entre les deux solutions précédentes, c’est-à-dire de faire patienter le futur locataire jusqu’à que l'état de charge d’un des VEL participant à la recharge V2V atteigne SOCvELjim et soit déconnecté et donc disponible pour la location.

Le microcontrôleur ou PC transmet au système de gestion global les informations contenues dans les tables (46) et (47). Il reçoit en retour un message d’autorisation ou d’interdiction de recharge pour les différentes bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN et BP et éventuellement un signal d’activation de la barrière ou borne escamotable (5). Ce message d’autorisation ou d’interdiction est déterminé par exemple selon l’identification d’un VRP voulant se connecter à l’une des bornes. En utilisant l’ensemble des informations contenues dans les tables (46) et (47), le système de gestion global va pouvoir proposer à la personne voulant charger rapidement son véhicule toutes les stations où la recharge V2V peut être réalisée, la station la plus proche en termes de trajet, la distance à parcourir et le temps de recharge estimé (qui peut être également un intervalle de temps). La communication de ces informations peut se faire via une application mobile, dans laquelle l’utilisateur est géolocalisé. Sa position ainsi que l’ensemble des stations et leurs caractéristiques citées précédemment sont affichés sur une carte dynamique. La détermination de la station la plus proche en termes de trajet et de la distance à parcourir peut être déterminée à l’aide d’un logiciel de calcul d’itinéraire intégré à l’application.

De préférence, la transmission des tables (46) et (47) est effectuée périodiquement afin de connaître en permanence les stations où la recharge V2V est disponible, l’énergie disponible et le temps de recharge estimé pour un utilisateur désirant effectuer une recharge V2V.

La figure 6 détaille les différents éléments composant les bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN et BP. Elles comportent essentiellement un relais de type SPDT (80), un microcontrôleur (81 ), un module de mesure de courant (82), une interface de communication (83) avec le véhicule connecté à la borne (permettant des communications par exemple selon la norme IEC 61851 -24 ou ISO 151 18), une interface de communication (84) avec le système de gestion centrale 4 et une prise électrique (85) permettant de recevoir le câble de recharge du véhicule électrique voulant se connecter à la borne en question.

Lorsqu’un VRP se connecte à la station BP, un échange d’informations (par exemple selon la norme IEC 61951 -24) est réalisé. La borne analyse les informations d’identification transmises par le véhicule et si celles-ci correspondent à celles reçues via le lien de communication (6), le microcontrôleur (81 ) renvoie au système de gestion centrale (4) un message de début de recharge, puis bascule le relais (80) de manière à permettre la recharge V2V. Lorsque la recharge V2V est terminée, le microcontrôleur (81 ) reçoit un message de fin de recharge et bascule le relais 80 sur la position permettant la recharge standard, le temps que l’utilisateur déconnecte son véhicule de la borne.

Lorsqu’un VEL se connecte à une des bornes Bi, B2, . .. B _Î , . .. BN, un échange d’informations, par exemple selon la norme ISO 151 18, est réalisé. L’identifiant du véhicule, l'état de charge de sa batterie ainsi que le courant mesuré via le capteur de courant (82) sont transmis au microcontrôleur (81 ) qui les transmet à son tour au système de gestion centrale (4).

Si un VRP désire effectuer une recharge V2V et que l'état de charge du VEL évoqué précédemment est supérieur à SOCvEL.min, le système de gestion centrale envoie au microcontrôleur de la borne en question un message d’autorisation de décharge V2V et bascule le relais (80) dans la position correspondant à la décharge V2V. Si l'état de charge du VEL atteint SOCvEL.min, le microcontrôleur du système de gestion centrale envoie un message de demande de déconnexion à la borne correspondante et détermine la consigne de courant de sortie afin de respecter la limite de courant de décharge des autres VEL. Le microcontrôleur (81 ) de la borne en question bascule alors le relais (80) sur la position correspondant à la recharge standard.

Si l'état de charge du VEL évoqué précédemment n’atteint pas SOCvEL.min durant la recharge V2V, le système de gestion centrale envoie au microcontrôleur (81 ) de la borne en question un message de demande de déconnexion une fois que la recharge V2V est achevée. Le microcontrôleur de la borne en question bascule alors le relais (80) sur la position correspondant à la recharge standard.

De préférence, la transmission des informations évoquées dans les paragraphes précédents est effectuée en temps réel afin que le système soit suffisamment réactif en cas d’événements tels que la déconnexion d’un VEL durant la recharge V2V.

D’après les informations décrites précédemment, le taux de recharge qu’un VRP peut effectuer à une station (c’est-à-dire l’augmentation du SOC de sa batterie) est déterminé par l'état de charge des VEL présents pouvant participer à la recharge et l’éventuelle déconnexion de l’un de ces derniers lors d’une location durant la recharge. Le système tel qu’il a été décrit ne peut donc pas assurer avec certitude un taux de recharge fixe au conducteur de VRP désirant recharger son véhicule.

Il est cependant possible d’outrepasser cet inconvénient en compensant l’éventuelle déconnexion d’un des VEL par une recharge standard une fois la recharge V2V accomplie. Cela engendre un temps de recharge plus long mais peut satisfaire un conducteur de VRP désirant en priorité un taux de recharge fixé, en prévision d’un long trajet par exemple. Le protocole le plus utilisé pour la recharge de batterie est constitué de deux phases : durant la phase CC, la batterie est rechargée à courant constant jusqu’à ce qu’elle atteigne une tension limite Vccjim. L’état de charge de la batterie est alors proche de 80% (valeur qui dépend des caractéristiques de la batterie considérée). Vient ensuite la phase CV durant laquelle la batterie est rechargée à la tension constante Vccjim et le courant diminue jusqu’à qu’il atteigne une valeur limite Icvjim. Les stations de recharge rapide proposent uniquement une recharge à courant constant jusqu’à environ 80% d’état de charge, car la durée la recharge à tension constante est trop longue en regard de l’augmentation d’état de charge effectué.

Avantageusement, la présente invention propose donc uniquement une recharge V2V à courant constant. Ceci permet de maximiser l’augmentation de l’état de recharge de la batterie de VRP à charger par rapport au temps de recharge considéré.

Avantageusement, et dans l’hypothèse où l’énergie disponible pour la recharge V2V est suffisante, l’état de charge final de la batterie VRP SOCVRP. _Î correspond à l’état de charge maximal qu’elle peut atteindre en recharge à courant constant.

La figure 7 résume des étapes susceptibles d’être mises en œuvre dans un procédé de gestion selon un mode de réalisation de l’invention, lorsqu’un utilisateur désire recharger son véhicule à une station donnée, avec k VEL pouvant participer à la recharge, et qu’un utilisateur désire louer un véhicule durant la recharge.

Lorsqu’un conducteur de VRP émet le souhait de recharger rapidement son véhicule (soit via une application mobile ou embarquée à son véhicule, soit directement via l’interface d’une station de recharge), l'état de charge final du VRP via la recharge V2V SOCVRP. _Î , les courants de recharge successifs l _out,i , Ut, 2,... , Ut,k ainsi que le temps de charge estimé sont calculés (étape 100). Ces courants correspondent à la déconnexion de chaque VEL dont l'état de charge de la batterie atteint SOCvEL.iim : le courant de sortie doit potentiellement diminuer à chaque déconnexion pour respecter la limite de courant de décharge de chaque batterie de VEL. L’état de charge final et le temps de recharge pour chaque station ou la recharge V2V est possible sont transmises au conducteur, qui sélectionne alors la station à laquelle il veut recharger son véhicule. L’étape 101 correspond à l’authentification et à l’autorisation de la recharge V2V du VRP. Dans le cas où la demande de recharge a été effectuée via une application mobile ou embarquée, une étape de recalcul de SOCVRP.Î, U , Ut, 2, . .. , lout.k et est effectué car il est possible qu’un des VEL ait été loué durant le trajet du VRP vers la station sélectionnée.

L’étape 102 correspond au début de la recharge à Ut _,i avec les k VEL connectés en mode“décharge V2V”. Cette étape se termine lorsque l'état de charge de l’un des k VEL atteint SOCvELjim. Ce VEL est alors déconnecté.

L’étape 103 correspond à la potentielle diminution du courant de recharge jusqu’à Ut _, , car un des VEL participant à la recharge V2V a été déconnecté. Cette diminution est nécessaire afin que le courant de décharge de chaque batterie de VEL soit inférieur à son courant de décharge maximal. Cependant, il est possible que la valeur de Ut soit la même que Ut _,i dans le cas où le courant maximal admissible pour le VRP demeure inférieur au courant maximal que les VEL peuvent fournir. Cette étape s’achève lorsque l'état de charge de l’un des k-1 VEL participant à la recharge V2V atteint SOCvELjim.

Les étapes suivantes sont la répétition des étapes précédentes : détermination du nouveau courant de recharge à chaque fois que l’un des VEL connectés (c’est-à-dire participant à la recharge V2V) est déconnecté car son état de charge atteint SOCvELjim.

Il est possible que durant ces étapes de recharge du VRP, un ou plusieurs utilisateurs souhaitent louer un VEL. Dès lors commence l’étape 105 qui contrôle si des VEL ne participant pas à la recharge V2V sont disponibles.

Si tel est le cas, un des VEL ne participant pas à la recharge est attribué à l’utilisateur désirant louer un véhicule, et la recharge du VRP se poursuit au même courant de recharge (étape 106).

Les étapes 106 à 107 correspondent à la diminution du courant de recharge à chaque déconnexion de VEL dont l'état de charge atteint SOCvELjim, jusqu’à que le dernier VEL soit déconnecté.

L’étape 108 correspond à la fin de la recharge, avec un VRP chargé à

SOCVRP .

Si aucun VEL ne participant pas à la recharge n’est disponible, le VEL ayant l'état de charge le plus faible est déconnecté et attribué à l’utilisateur désirant louer un véhicule. L’étape 109 correspond à la diminution du courant de recharge suite à la déconnexion du VEL attribué à l’utilisateur qui désire louer un véhicule.

Les étapes suivantes correspondent à la diminution du courant de recharge à chaque déconnexion de VEL dont l'état de charge atteint SOCvEL.iim, jusqu’à que le dernier VEL soit déconnecté (étapes 109 à 110).

L’étape 111 correspond à la demande au propriétaire du VRP s’il désire recharger son véhicule jusqu’à SOCVRP. _Î , car la déconnexion de l’un des VEL suite à la location entraîne une diminution de l’énergie disponible et donc du taux de recharge effectué. Le nouveau temps de charge et le nouvel état de charge final sont calculés.

Si le propriétaire du VRP accepte, la borne BP bascule sur le mode “recharge standard” et le VRP est chargé au courant disponible à cette borne provenant du réseau de distribution d’énergie électrique, eau (étape 112).

L’étape 113 correspond à la fin de la recharge : l'état de charge de la batterie du VRP est SOCVRP. _Î .

Si le propriétaire du VRP refuse, la recharge est achevée (étape 114).

La figure 8 montre l’évolution du courant de recharge et des différents états de charges durant une recharge V2V, dans une situation ou 3 VEL identiques (c’est-à-dire que leur batterie possède les mêmes caractéristiques) peuvent participer à la recharge, et lorsqu’aucun véhicule n’est loué durant l’opération :

- En to, le conducteur de VRP désirant une recharge rapide connecte son véhicule à la borne BP. L’identification du véhicule et l’autorisation de la recharge sont effectuées et les trois courants de recharge l _out,i , Ut, 2 et Ut, 3 sont calculés

- La recharge débute en ti, le VRP est rechargé au courant Ut,i constant. L'état de charge des VEL concernés diminuent jusqu’à que l'état de charge du VEL le moins chargé initialement atteigne SOCvEL.iim

- En t2, le courant de recharge diminue à Ut, 2 et le VEL dont l'état de charge a atteint SOCvEL.iim est déconnecté. L'état de charge des VEL connectés diminuent jusqu’à ce que l'état de charge du deuxième VEL le moins chargé initialement atteigne SOCvEL.iim

- En t3, le courant de recharge diminue à Ut, 3 et le VEL dont l'état de charge a atteint SOCvEL.iim est déconnecté. L'état de charge du dernier VEL connecté diminue jusqu’à qu’il atteigne SOCvELjim ou que la batterie du VRP ne puisse plus être chargée à courant constant.

- En tc _h , le dernier VEL est déconnecté et la recharge V2V est terminée.

La figure 9 montre l’évolution du courant de recharge et des différents états de charges durant une recharge V2V, dans une situation ou 3 VEL identiques peuvent participer à la recharge, et lorsqu’un véhicule est loué durant la recharge (sachant qu’aucun autre VEL n’est disponible et que le service de location est prioritaire) :

- En to, le conducteur de VRP désirant une recharge rapide connecte son véhicule à la borne BP. L’identification du véhicule et l’autorisation de la recharge sont effectuées et les trois courants de recharge l _out,i , Ut _{, 2} et Ut _{, 3} sont calculés.

- La recharge débute en ti, le VRP est rechargé au courant Ut _,i constant. L'état de charge des VEL concernés diminue jusqu’en t ₂ .

- En t ₂ , une personne désirant louer un véhicule se présente à la borne. Le VEL ayant l'état de charge le plus faible est sélectionné, il est alors déconnecté du système de recharge V2V. Le courant de recharge diminue à Ut _{, 2} . L'état de charge des VEL connectés diminuent jusqu’à que l'état de charge du deuxième VEL le moins chargé initialement atteigne SOCvELjim.

- En t3, le courant de recharge diminue à Ut _{, 3} et le VEL dont l'état de charge a atteint SOCvELjim est déconnecté. L'état de charge du dernier VEL connecté diminue jusqu’à qu’il atteigne SOCvELjim.

- En U le dernier VEL participant à la recharge est déconnecté et la recharge V2V est terminée. Comme un des VEL a été déconnecté pour la location, l’énergie disponible a diminué et par conséquent le taux de recharge du VRP a également baissé. Ainsi, l'état de charge du VRP en fin de recharge ne correspond pas à celui prévu (SOCVRP ).

- Si le taux de recharge effectué satisfait l’utilisateur, le VRP est déconnecté et la recharge est terminée (cas1 ). - Si l’utilisateur souhaite malgré tout recharger son véhicule jusqu’à SOCV _RP.Î (cas 2), la borne BP bascule alors sur le mode“recharge standard”, et le VRP est chargé à cette borne avec le courant provenant du réseau I _réseau à partir de ts.

Variantes de réalisation

Indicateur économique

Cette solution permet de moduler la tarification de l’utilisation de la borne de recharge en fonction de l’acceptation de l’utilisateur du véhicule raccordé d’une décharge partielle de sa batterie, et/ou de la vitesse de recharge souhaitée.

Un utilisateur laissant le véhicule en stationnement pendant une longue durée peut ainsi bénéficier d’un tarif de stationnement préférentiel dans le cas où il accepte la décharge occasionnelle de la batterie de son véhicule.

Une application logicielle permet optionnellement aux usagers de trouver l’équipement le plus approprié en fonction de l’état de charge instantané de son véhicule, ainsi que de ses objectifs (durée de stationnement envisagée, niveau de recharge attendu, tarif acceptable, ...).