TITRE : DISPOSITIF DE STOCKAGE D’UNE RALLONGE ELECTRIQUE A LIMITATION DE COURANT

[001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2106125 déposée le 10.06.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

[002] L’invention concerne un dispositif de stockage d’une rallonge électrique de forte puissance, et en particulier un véhicule automobile comprenant ce dispositif de stockage. Ce véhicule automobile est par exemple un véhicule comprenant une chaîne de traction électrique et une batterie alimentant cette chaîne de traction électrique, notamment alimentant une machine motrice électrique. La batterie ou le véhicule comprend par exemple un chargeur embarqué agencé de sorte à recharger la batterie. La rallonge électrique est configurée de sorte à provisoirement relier électriquement la batterie ou le chargeur embarqué à une borne de recharge elle-même raccordée à un réseau électrique terrestre, lorsque le véhicule est stationné sur une aire de recharge.

[003] On connaît du document de brevet FR-A1 -2959462 un tel dispositif de stockage de rallonge électrique.

[004] Malheureusement, lors d’une recharge par la borne de recharge comme source de courant, ce dispositif ne garantit pas que la rallonge soit entièrement dépliée ou déroulée, alors même que cette rallonge est susceptible d’être parcourue par de fortes intensités, ce qui présente au moins deux problèmes :

- le cheminement de la rallonge partiellement stockée génère des pertes de courant par électromagnétisme,

- la chaleur générée par le courant traversant la résistivité de la rallonge est difficilement évacuée de la partie de la rallonge restante dans le dispositif de stockage.

[005] Le but de l’invention est de remédier à au moins l’un de ces deux problèmes en proposant un dispositif de stockage d’une rallonge électrique amélioré.

[006] A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de stockage d’une rallonge électrique comprenant : - la rallonge électrique,

- un carter comprenant un espace interne, et maintenant une première extrémité de la rallonge électrique, la rallonge électrique étant logée dans cet espace interne si elle est dans une position rangée, et extraite de cet espace interne si elle est dans une position déployée.

[007] Ce dispositif comprend un moyen de détection de la rallonge en position déployée.

[008] Ainsi cette invention permet de savoir si la rallonge électrique est déployée partiellement ou entièrement. Cette information, prise comme donnée d’entrée pour un dispositif de contrôle, autorise de dispositif de contrôle à contrôler le courant traversant la rallonge électrique en fonction de sa position rangée ou déployée ou entièrement déployée.

[009] Selon un mode de réalisation, ce dispositif de stockage comprend le dispositif de contrôle limitant le courant de la rallonge électrique, ce dispositif de contrôle comprenant un moyen d’acquisition et de traitement de l’information du moyen de détection, et étant agencé de sorte que cette limitation est fonction de la position déployée.

[010] Selon un mode de réalisation de l’invention, cette limitation est plus faible à mesure que la rallonge électrique est déployée.

[011] Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le moyen de détection est configuré de sorte à détecter une position entièrement déployée de la rallonge électrique.

[012] Selon ce mode particulier de réalisation de l’invention, le moyen de détection comprend :

- une butée de fin de course solidaire de la rallonge électrique, en appui contre le carter si la rallonge électrique est en position entièrement déployée,

- un contacteur électrique actionné par la butée de fin de course si elle est en appui contre le carter.

[013] Selon ce mode particulier de réalisation de l’invention, ce dispositif de stockage comprend un dispositif de contrôle conditionnant le passage d’un courant dans la rallonge électrique, ce dispositif de contrôle comprenant un moyen d’acquisition et de traitement de l’information du moyen de détection, ce dispositif de contrôle étant agencé de sorte qu’il n’autorise le passage du courant dans la rallonge électrique que si le moyen de détection détecte la position entièrement déployée.

[014] Selon ces modes de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage comprend un moyen de rappel automatique de la rallonge électrique en position rangée.

[015] Selon ces modes de réalisation de l’invention, le dispositif de stockage comprend un tambour d’enroulement de la rallonge électrique logé dans l’espace interne.

[016] L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une carrosserie et un dispositif de stockage, ce que le dispositif de stockage étant tel que précédemment décrit, la carrosserie logeant le dispositif de stockage.

[017] On comprendra par carrosserie, dans tout le texte de ce document, une définition large incluant les éléments visibles de la carrosserie comme les ouvrants, ailes, montants, bas de caisse, capots, mais aussi les éléments non visibles comme le châssis portant le ou les trains de roues du véhicule.

[018] Selon un mode de réalisation de l’invention, ce véhicule automobile comprend :

- une machine motrice électrique,

- une batterie de stockage d’énergie électrique alimentant la machine motrice électrique,

- un chargeur électriquement connecté à la batterie, pour la recharger, la première extrémité de la rallonge électrique étant électriquement connectée au chargeur, et une deuxième extrémité terminale de la rallonge électrique étant agencée de sorte à se connecter électriquement à une borne de recharge d’un réseau électrique terrestre.

[019] D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :

[020] [Fig 1] : représente un exemple de schéma de véhicule pour lequel l’invention s’applique.

[021] [Fig 2] : représente un schéma d’un dispositif de stockage selon l’invention.

[022] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation.

[023] La figure 1 représente un schéma d’un véhicule selon l’invention.

[024] Ce véhicule comprend :

- une batterie de stockage d’énergie électrique qui est une batterie principale BR1, dite de traction, rechargeable, fonctionnant sous une première haute tension continue par exemple 400V, ou encore entre 400V et 800V,

- un moyen de contrôle BMS de la batterie principale BR1 , ici intégré à la batterie principale BR1, et apte par exemple à déterminer un état de charge de la batterie,

- un premier réseau électrique haute tension comprenant des faisceaux haute tension travaillant sous une première tension, à la tension de la batterie principale BR1 ,

- un chargeur embarqué OBC, comprenant son propre moyen de contrôle, et étant couplé à la batterie principale par un premier faisceau haute tension de charge du premier réseau,

- une première chaîne de transmission comportant une machine motrice électrique MM1 comprenant un onduleur OD1 , et fournissant du couple pour entraîner au moins un train T1 à partir de l’énergie stockée dans la batterie principale BR1 rechargeable, cette machine motrice MM1 étant couplée à la batterie principale BR1 via G onduleur OD1 par un deuxième faisceau haute tension du premier réseau,

- un réseau de communication CAN,

- un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule.

[025] Ce réseau de communication CAN, par exemple un bus de données série CAN pour l’acronyme anglais « Controller Area Network » mais d’autres type de bus sont envisageables, couple entre eux :

- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,

- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,

- un moyen de contrôle (non représenté) du premier onduleur OD1 ,

- le dispositif de contrôle DC. [026] Ce réseau de communication CAN est représenté sur la figure 1 par un trait en pointillés, alors que le premier réseau électrique haute tension est représenté par un trait plein « gras ».

[027] Ce véhicule comprend par exemple un deuxième réseau électrique basse tension, non représenté, par exemple 12 ou 24 V, couplé au premier réseau via un convertisseur de courant. Ce véhicule comprend par exemple une batterie secondaire, dite de servitude, raccordée à ce deuxième réseau électrique basse tension, cette batterie secondaire travaillant sous une deuxième tension de 12 ou 24 V par exemple.

[028] Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant une chaîne de transmission comportant au moins une machine motrice électrique produisant du couple pour entraîner au moins un train (par exemple de roues). Par conséquent, l’invention concerne au moins les véhicules terrestres.

[029] On entend par « machine motrice électrique », dans tout le texte de ce document, une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d’au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique (réacteur, turboréacteur ou moteur chimique)).

[030] Dans l’exemple illustré non limitativement, la chaîne de transmission est de type tout électrique et peut comprendre une unique machine motrice électrique MM1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de chaîne de transmission. En effet, la chaîne de transmission pourrait être de type hybride en comportant en complément une machine motrice thermique associée à au moins un train (par exemple le second).

[031] La chaîne de transmission comprend ici, en complément de la machine motrice électrique MM1, un arbre de transmission et des moyens de couplage de cette première machine motrice à cet arbre de transmission. Le contrôle d’au moins la machine motrice électrique MM1 et des moyens de couplage est assuré par le un dispositif de contrôle DC, dit de supervision du véhicule, via le réseau de communication CAN. Le dispositif de contrôle DC contrôle l’onduleur OD1 de la machine motrice MM1.

[032] Les moyens de couplage sont ici chargés de coupler/découpler la machine motrice électrique MM1 à/de l’arbre de transmission, sur ordre du dispositif de contrôle DC, afin de communiquer du couple qu’elle produit et qui est défini par une consigne (de couple ou de régime), grâce à l’énergie électrique stockée dans la batterie principale BR1, à l’arbre de transmission. Ce dernier est ici couplé au train T1 (ici de roues).

[033] Par exemple, le train T 1 est situé à l’avant du véhicule V, et de préférence. Mais dans une variante ce train T1 pourrait être situé à l’arrière du véhicule.

[034] Les moyens de couplage peuvent, par exemple, être un mécanisme à crabots ou un embrayage ou un convertisseur de couple hydraulique ou encore un frein. Ils peuvent prendre au moins deux états de couplage : un premier (couplé) dans lequel ils assurent le couplage de la machine motrice électrique MM1 à l’arbre de transmission et un second (découplé) dans lequel ils découplent la première machine motrice électrique MM1 de l’arbre de transmission. On notera qu’ils peuvent, également et éventuellement, prendre au moins un état intermédiaire (par exemple pour un glissement d’embrayage).

[035] La batterie principale BR1 est agencée pour stocker de l’énergie électrique. Elle peut notamment être rechargée via le chargeur embarqué OBC configuré en phase de recharge de sorte à recharger la batterie principale BR1, ce chargeur embarqué OBC étant couplé à un réseau de distribution de courant terrestre via par exemple une rallonge électrique amovible 2 dédiée et raccordé au chargeur embarqué OBC d’une part, et à une borne de recharge 1 ou une prise de courant du réseau de distribution de courant terrestre d’autre part.

[036] On comprendra par batterie principale, dite de traction BR1 dans tout le texte de ce document, une batterie fonctionnant sous la première tension du premier réseau qui est supérieure à la deuxième tension du deuxième réseau, et qui alimente en courant la ou les machines motrices MM1.

[037] On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.

[038] Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb. [039] Le chargeur embarqué OBC est représenté déporté de la batterie principale BR1, mais ce n’est pas obligatoire : il peut être intégré entièrement dans la batterie principale BR1, au niveau même des modules ou des cellules, tout comme l’onduleurs OD1.

[040] Le chargeur embarqué OBC, tout comme l’onduleurs OD1 , comprennent par exemple une série de transistors de puissance disposés en pont en « H », et un moyen de contrôle pilotant chaque transistor. Ce moyen de contrôle pilotant chaque transistor est par exemple en interface avec le réseau de communication CAN pour échanger des données ou des commandes avec le dispositif de contrôle DC.

[041] Ce chargeur embarqué OBC est par exemple un convertisseur redresseur de courant alternatif - continue, et peut piloter la recharge en tension, en courant, ou tout autre cycle comprenant la phase de recharge, une phase de décharge, une phase de relaxation de la batterie principale BR1.

[042] Ainsi, ce dispositif de contrôle DC, par le moyen du réseau de communication CAN, peut notamment désactiver la recharge ou limiter une puissance consommée par l’onduleur OD1 , ou du chargeur embarqué OBC.

[043] En variante ou en combinaison, le véhicule comprend un moyen de limitation de la puissance électrique sortante ou entrante du module ou de la cellule de cette batterie principale BR1. Ce moyen de limitation est par exemple intégré dans le dispositif de contrôle DC contrôlant la puissance consommée par l’un quelconque de l’onduleur OD1 , ou du chargeur embarqué OBC.

[044] En variante encore, non représentée, ce moyen de limitation comprend une série d’interrupteurs agencés de sorte à pouvoir isoler électriquement le module ou la cellule, et le dispositif de contrôle DC contrôle l’état de ces interrupteurs.

[045] En variante encore, non représentée, ce moyen de limitation comprend un circuit électronique de limitation du courant traversant le module ou la cellule, le dispositif de contrôle DC contrôlant ce circuit électronique. Ce circuit électronique est avantageusement intégré dans la batterie principale BR1, et notamment dans le moyen de contrôle de la batterie principale BMS mais pas nécessairement. D’autres configurations ou combinaisons sont envisageables.

[046] Ce véhicule comprend dispositif de stockage 3 de la rallonge électrique 2. Sur la figure 1 ce dispositif de stockage 3 est représenté accolé au chargeur OBC puisqu’il y est électriquement connecté via la rallonge 2, mais ce n’est qu’un schéma et ce même dispositif de stockage 3 peut être mis à d’autres endroits du véhicule, et en particulier lorsque ce dernier comprend une carrosserie, logé dans ou au travers un élément 4, 5 de cette carrosserie du véhicule, de sorte que la rallonge 2 soit facilement accessible par une personne désirant recharger la batterie principale BR1.

[047] La figure 2 divulgue un schéma du dispositif de stockage 3.

[048] Ce dispositif de stockage 3 de la rallonge électrique 2 comprend :

- la rallonge électrique 2,

- un carter 6 comprenant un espace interne 7, et maintenant une première extrémité de la rallonge électrique 2, la rallonge électrique 2 étant logée dans cet espace interne 7 si elle est dans une position rangée, et extraite de cet espace interne 7 si elle est dans une position déployée.

[049] Ce dispositif de stockage 3 comprend un moyen de détection 8, 9 de la rallonge 2 en position déployée.

[050] Ce dispositif de stockage 3 comprend le dispositif de contrôle DC limitant le courant de la rallonge électrique 2, ce dispositif de contrôle DC comprenant un moyen d’acquisition et de traitement de l’information du moyen de détection 8, 9, et étant agencé de sorte que cette limitation est fonction de la position déployée. [051] On notera que, comme illustré non limitativement sur la figure 1 , le dispositif de contrôle DC est un dispositif de supervision du véhicule. On notera cependant que d’autres dispositifs, ou moyens de contrôle sont répartis dans le véhicule et reliés entre eux par le réseau de communication CAN à savoir :

- le moyen de contrôle de la batterie principale BMS,

- le moyen de contrôle du chargeur embarqué OBC,

- un moyen de contrôle (non représenté) du premier onduleur OD1.

[052] Tous ces moyens ou dispositifs de contrôle peuvent être intégré en un unique dispositif de contrôle DC, tout comme le dispositif de stockage 3 peut intégrer son propre dispositif de contrôle DC.

[053] Ces moyens ou dispositifs de contrôle peuvent être eux-mêmes agencés sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, un dispositif de contrôle DC, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels ».

[054] Ainsi l’invention porte également sur un procédé mis en oeuvre par le dispositif de contrôle DC, ce procédé étant destiné à contrôler l’intensité du courant parcourant la rallonge électrique 2 en fonction de sa position rangée ou déployée.

[055] Par exemple, cette limitation est plus faible à mesure que la rallonge électrique 2 est déployée.

[056] Par exemple ce moyen de détection 8, 9, est un compteur ou codeur absolu ou relatif, non illustré, permettant de savoir quelle longueur de la rallonge électrique 2 est déployée, et par déduction quelle longueur reste rangée dans l’espace interne 7.

[057] Mais la figure 2 illustre un mode particulier de réalisation, le moyen de détection 8, 9 étant configuré de sorte à détecter une position entièrement déployée de la rallonge électrique 2. Ce moyen de détection 8, 9 envoie donc au dispositif de contrôle DC une information de type binaire.

[058] Ce moyen de détection 8, 9 comprend par exemple :

- une butée de fin de course 9 solidaire de la rallonge électrique 2, en appui contre le carter 6 si la rallonge électrique 2 est en position entièrement déployée,

- un contacteur électrique 8 actionné par la butée de fin de course 9 si elle est en appui contre le carter 6.

[059] L’appui de la butée de fin de course 9 sur le carter 6 doit se comprendre au sens large, cet appui étant directe ou indirecte comme par exemple illustré sur la figure 2 où le contacteur électrique 8 est intercalé entre la butée de fin de course 9 et le carter 6. La butée de fin de course 9 illustrée est un cône mâle s’insérant dans un cône femelle du contacteur électrique 8. Cette butée 9 est par exemple conductrice et établi le courant entre deux parties distinctes du cône femelle du contacteur électrique 8. Mais bien d’autres alternatives sont envisageables pour ce moyen de détection 8, 9, qui peut être par exemple un capteur inductif ou optique détectant la butée 9. Ou encore, la butée 9 est une came actionnant un levier de commande d’un contacteur électrique 8 de type mécanique,

[060] Ce dispositif de stockage 3 comprend par exemple le dispositif de contrôle DC conditionnant le passage d’un courant dans la rallonge électrique 2, ce dispositif de contrôle DC comprenant le moyen d’acquisition et de traitement de l’information du moyen de détection 8, 9, et étant agencé de sorte qu’il n’autorise le passage du courant dans la rallonge électrique 2 que si le moyen de détection 8, 9 détecte la position entièrement déployée.

[061] Par exemple, ce moyen de contrôle DC peut agir sur la batterie de stockage d’énergie électrique BR1 ou le chargeur OBC via le moyen de limitation précédemment explicité, ou les ponts en « H », de sorte par exemple à ne pas activer la recharge, ou à limiter l’intensité de la recharge.

[062] On notera que, dans tous les modes de réalisation, ce dispositif de stockage 3 comprend avantageusement un moyen d’avertissement (non illustré) de la position entièrement déployée, et/ou de l’autorisation de passage de courant, contrôlé par le dispositif de contrôle DC. Ce moyen d’avertissement est par exemple un témoin lumineux ou sonore, incitant le conducteur ou l’opérateur à plus dérouler la rallonge électrique 2 en l’absence de cet avertissement.

[063] Ce dispositif de stockage 3 comprend par exemple un moyen de rappel automatique de la rallonge électrique 2 en position rangée.

[064] Ce dispositif de stockage 3 comprend par exemple un tambour d’enroulement de la rallonge électrique 2 logé dans l’espace interne 7. Le moyen de rappel est alors par exemple une lame ressort enroulée sur elle-même, ou tout autre moyen travaillant en torsion avec le tambour. Mais d’autres moyens de rappel sont envisageables en fonction du type de conditionnement de la rallonge électrique 2 en position rangée, par exemple à la place d’être enroulée elle peut être lovée ou pliée, et dans ce cas le moyen de rappel est par exemple un élastique tendu ou un bras en rotation précontraint.

[065] Cette invention s’applique en particulier à un véhicule automobile comprenant la carrosserie 4, 5 et le dispositif de stockage 3, la carrosserie 4, 5 logeant le dispositif de stockage 3. Par exemple sur la figure 2, la carrosserie 4, 5 forme un logement logeant le dispositif de stockage 3 entre une aile 4 et un capot de style 5, ne laissant visible que l’extrémité terminale de la rallonge électrique 2 ou la partie de la rallonge électrique 2 déployée. On peut bien entendu envisager ce capot 5 de façon amovible, de sorte qu’aucun élément du dispositif de stockage 3 ne soit visible si la rallonge électrique 2 est en position rangée. Ce capot 5 affichera par exemple le mode d’emplois du dispositif de stockage 3, et/ou signalera la présence du dispositif de stockage 3.

[066] Comme déjà explicité, la carrosserie est une définition large incluant les éléments visibles de la carrosserie comme les ouvrants, ailes, montants, bas de caisse, capots, mais aussi les éléments non visibles comme le châssis portant le ou les trains de roues du véhicule. Ainsi, par exemple, ce dispositif de stockage 3 est logé dans un coffre du véhicule, le couvercle 5 étant une garniture de ce coffre.

[067] Ce véhicule automobile, tel que décrit pour la figure 1 , comprend par exemple :

- la machine motrice électrique MM1 , - la batterie de stockage d’énergie électrique BR1 alimentant la machine motrice électrique MM1 ,

- le chargeur OBC électriquement connecté à la batterie BR1 , pour la recharger, la première extrémité de la rallonge électrique 2 étant électriquement connectée au chargeur OBC, et la deuxième extrémité terminale de la rallonge électrique 2 étant agencée de sorte à se connecter électriquement à la borne de recharge 1 du réseau électrique terrestre.