FR2945383A1 - Systeme pour la connexion electrique entre un vehicule electrique et une station de chargement fixe - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système pour la connexion électrique entre un véhicule électrique et une station de chargement fixe (S). Ce système comprend au moins un connecteur femelle (1) et au moins un connecteur mâle (2) : l'un fixé au niveau de la partie inférieure du châssis du véhicule (C) et l'autre implanté au niveau du sol de sorte à être recouvert par ladite partie inférieure de châssis (C). Le connecteur mâle (2) est porté par des moyens supports (12) autorisant sa manoeuvre en hauteur entre deux positions : - une position rétractée, et - une position déployée, apte à venir coopérer avec le connecteur femelle (1) complémentaire. Le connecteur femelle (1) comporte au moins un logement de charge (3) munie d'au moins une ouverture débouchante (6a) au travers de laquelle pénètre ledit connecteur mâle (2) pour venir se positionner dans ledit logement de charge (3), lequel logement de charge (3) est équipé d'au moins une borne de connexion électrique (4) et est délimité par des parois (3a, 3b) agencées, d'une part, pour autoriser les mouvements en translation dudit connecteur mâle (2) associé le long dudit logement de charge (3), et d'autre part, pour assurer le guidage, et éventuellement pour former une butée assurant le verrouillage, en position déployée dudit connecteur mâle (2) associé.

Description

La présente invention concerne le domaine des véhicules électriques, en particulier mais non exclusivement les véhicules routiers électriques. Elle concerne plus particulièrement un système pour la connexion électrique entre, d'une part, un véhicule électrique équipé de moyens accumulateurs d'énergie électrique et, d'autre part, une station fixe pour assurer le chargement desdits moyens accumulateurs. Les contraintes environnementales deviennent de plus en plus strictes, notamment en termes de qualité de l'air. Or, les véhicules électriques ont l'intérêt de ne pas générer de pollution atmosphérique pendant leur fonctionnement. Ils deviennent pour cette raison une solution particulièrement intéressante pour remplacer les véhicules classiques équipés d'une motorisation du genre à combustion interne. Ces véhicules électriques comportent à cet effet une motorisation électrique associée à des moyens accumulateurs d'énergie électrique, habituellement du genre batterie(s). Pour leur rechargement, ces véhicules sont encore munis d'un connecteur électrique qui est associé aux moyens accumulateurs et qui est raccordable électriquement à un connecteur complémentaire équipant une station fixe de chargement. Cependant, ces véhicules électriques ne sont pas encore très répandus, notamment en raison de problèmes liés au rechargement de leurs moyens accumulateurs. A ce jour, la recharge des véhicules électriques s'effectue par des techniques du genre recharge lente , au moyen de stations électriques de faible puissance, c'est-à-dire de l'ordre de 3 à 25 kilowatts.

Or, ce type de solution impose un temps de charge long, habituellement de plusieurs heures, au cours duquel le véhicule est immobilisé. Et les réseaux d'approvisionnement en électricité pour les véhicules électriques exigent un nombre élevé de stations de charge pour permettre la réception d'un nombre élevé de véhicules simultanément en chargement.

Une solution plus intéressante prévoit l'emploi de techniques du type recharge rapide , mettant en oeuvre des stations de haute puissance, c'est-à-dire de l'ordre de plus de 125 kilowatts (pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de kilowatts). Ce type d'installation permet une recharge rapide des moyens accumulateurs du véhicule, avantageusement en quelques minutes (par exemple, un accumulateur d'une capacité de 40 kilowattheures se recharge en 10 minutes environ, avec une puissance électrique d'environ 250 kilowatts ; à titre indicatif, les nouvelles générations de batteries basées sur les technologies au lithium sont capables de profiter de telles puissances). Cette technologie a l'intérêt d'immobiliser les véhicules pendant un temps réduit, et permet alors de limiter la taille et le nombre des stations de chargement.

Cependant, ces techniques de recharge rapide posent également certains inconvénients, liés notamment aux puissances électriques utilisées et aux matériels qu'elles nécessitent. D'une part, les hautes puissances électriques exigent des conducteurs et des isolants épais, ainsi que des connecteurs solides et sécurisés, autrement dit lourds, chers et peu pratiques à l'usage (notamment pour une personne âgée). De plus, les risques électriques pour les individus sont très importants ; c'est en particulier le cas si une personne doit intervenir pour connecter électriquement le véhicule et la station de charge. En particulier, parmi les risques les plus importants, on trouve le cas où le véhicule routier viendrait à se déplacer, pour quelque raison que ce soit, alors que le chargement est en cours, entraînant la dégradation du système de connexion électrique. Les personnes présentes autour du système de connexion pourraient alors courir de graves dangers. Le déplacement du véhicule serait de plus susceptible de causer des dommages irréversibles tant audit véhicule qu'à la station de chargement.

Le but de l'invention est de répondre au besoin d'une connexion électrique simple, efficace et sécurisée entre le véhicule électrique et la station fixe de chargement, en particulier autorisant une dissociation des connecteurs, à n'importe quel moment, sans risques de détériorations pour le véhicule ou la station. Un autre but est de permettre aussi une telle connexion électrique sans qu'il soit nécessaire qu'un individu ait à manipuler manuellement les câbles ou les connecteurs du véhicule ou de la station. Un autre objectif est d'autoriser l'emploi de puissances électriques élevées, pour assurer la recharge rapide des moyens accumulateurs équipant le véhicule. Pour cela, le système de connexion électrique conforme à l'invention comprend au moins un connecteur mâle et au moins un connecteur femelle, lesquels connecteurs sont munis de bornes permettant leur connexion électrique. L'un de ces connecteurs est fixé au niveau de la partie inférieure du châssis du véhicule, venant en regard du sol, et l'autre est implanté au niveau du sol de sorte à être recouvert par ladite partie inférieure de châssis ; le connecteur mâle est porté par des moyens supports autorisant sa manoeuvre en hauteur entre deux positions : - une position rétractée, au repos, et - une position déployée, apte à venir coopérer avec le connecteur femelle complémentaire ; et le connecteur femelle comporte au moins un logement de charge muni d'au moins une ouverture débouchante au travers de laquelle pénètre ledit connecteur mâle, lequel logement de charge est équipé de l'une au moins desdites bornes de connexion électrique et est délimité par des parois agencées, d'une part, pour autoriser les mouvements en translation dudit connecteur mâle associé le long dudit logement de charge, et d'autre part, pour guider ledit connecteur mâle associé en position déployée. De préférence, les parois délimitant le logement de charge sont encore agencées pour former une butée assurant le verrouillage en position déployée dudit connecteur mâle associé.

Ces moyens permettent en particulier de placer le ou les connecteurs femelles hors d'atteinte, dans un logement ménagé dans le sol, permettant de marcher et de conduire par-dessus, sans risque. Selon un mode de réalisation particulier, le système de connexion comprend - deux connecteurs mâles distincts composés chacun d'un organe support fixé sur lesdits moyens supports et équipé de l'une des bornes de connexion électriques, et - deux connecteurs femelles comportant chacun un logement de charge apte à recevoir l'un desdits connecteurs mâles. Dans ce cas, les moyens supports des connecteurs mâles comportent avantageusement deux bras mobiles qui ont chacun (i) une première extrémité sur laquelle est rapporté l'un desdits connecteurs mâles, et (ii) une seconde extrémité assemblée avec la partie inférieure du châssis de véhicule par le biais d'une articulation ; les bras mobiles coopèrent, d'une part, avec des moyens assurant leur manoeuvre au niveau de leur articulation respective entre les positions rétractée et déployée, et d'autre part, avec des moyens autorisant un ajustement de l'écartement entre leurs connecteurs mâles associés, tout en maintenant une distance minimale entre ces derniers. Selon une autre caractéristique, l'ouverture débouchante du ou des connecteurs femelles est délimitée par des parois convergentes de guidage qui sont ménagées pour assurer le positionnement dudit connecteur mâle associé en regard du logement de charge, lors de son cheminement en translation en direction dudit logement ; et les moyens supports du ou des connecteurs mâles comportent des moyens autorisant un ajustement de l'écartement entre leurs connecteurs mâles associés tout en maintenant une distance minimale entre ces derniers. Dans ce cas, le logement de charge du ou des connecteurs femelles comporte avantageusement une seconde ouverture débouchante qui est ménagée à l'opposé de l'ouverture débouchante de guidage, de manière à autoriser l'arrivée du véhicule d'un côté du ou des connecteurs femelles et son départ de l'autre côté.

Selon une forme de réalisation particulière, le ou les connecteurs mâles ont une forme générale cylindrique délimitée par deux surfaces frontales reliées par une surface périphérique circulaire ou au moins sensiblement circulaire ; et le ou les connecteurs femelles comportent un logement de charge à section transversale de forme générale carrée ou rectangulaire qui est délimitée par au moins deux parois latérales en regard entre lesquelles s'étend une paroi d'obturation transversale ; cette paroi transversale comporte une ouverture longitudinale pour la circulation des moyens supports de connecteur(s) mâle(s) associé(s). Les bornes de connexion électrique dudit ou desdits connecteurs mâles sont ménagées au niveau de leur surface frontale supérieure ou au niveau de leur surface périphérique ; et les bornes de connexion électrique du ou des connecteurs femelles sont ménagées en regard, respectivement au niveau de leur paroi transversale ou au niveau de leurs parois latérales. Selon encore une autre caractéristique, des moyens de rappel élastiques sont interposés entre le ou les connecteurs mâles et leurs moyens supports, lesquels moyens de rappel tendent à placer ledit ou lesdits connecteurs dans l'alignement ou sensiblement dans l'alignement desdits moyens supports. De tels moyens permettent de limiter l'encombrement des connecteurs mâles lorsqu'ils sont en position rétractée, c'est-à-dire lorsqu'ils n'ont pas de contact avec le sol ni avec les logements de charge. En position déployée, lorsque lesdits connecteurs mâles entrent en contact avec le sol ou avec les logements de charge, ils ont la possibilité de se positionner automatiquement de manière correcte, pour obtenir les contacts électriques recherchés. Selon une autre particularité, le ou les connecteurs mâles comportent des 25 moyens autorisant la rotation libre au moins de leur surface périphérique autour de leur axe de symétrie respectif. Selon un mode préféré de réalisation, le ou les connecteurs mâles sont portés par le véhicule, et le ou les connecteurs femelles sont implantés au sol. L'invention porte encore sur le véhicule électrique comprenant un châssis 30 équipé notamment d'une motorisation électrique, de moyens accumulateurs d'énergie électrique pour l'alimentation de ladite motorisation, et d'au moins un connecteur mâle tel que décrit ci-dessus. Elle concerne également la station fixe de chargement équipée d'au moins un connecteur femelle tel que décrit ci-dessus. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la 35 description suivante d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple, qui est illustré schématiquement par les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique générale et en perspective d'une station de chargement, équipée des connecteurs femelles du système de connexion électrique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue par dessus des connecteurs femelles de la figure 1 ; - la figure 3 montre schématiquement les connecteurs mâles du système de connexion électrique selon l'invention, destinés à équiper le véhicule électrique et représentés en position déployée ; - la figure 4 représente, vu de côté, l'un des connecteurs mâles de la figure 3 en position déployée ; - la figure 5 correspond au connecteur mâle de la figure 4, en positions déployée (figure 5A) et repliée (figure 5B) ; - la figure 6 est une vue de dessus d'un connecteur mâle, montrant sa structure interne ; - la figure 7 représente, vu de côté, le cheminement de l'un des connecteurs mâles équipant le véhicule électrique, au sein de l'un des connecteurs femelles constitutifs de la station fixe de chargement ; - la figure 8 correspond sensiblement à une vue de dessus de la figure 7, montrant le cheminement des connecteurs mâles le long des connecteurs femelles complémentaires.

Le système selon l'invention est destiné à assurer une connexion électrique entre (i) une station fixe de chargement S (représentée schématiquement sur les figures 1 et 2), et (ii) un véhicule électrique, en particulier un véhicule routier électrique, comprenant un châssis C (dont seule la partie inférieure est représentée très schématiquement sur les figures 3 et 4 par un unique trait).

Par véhicule routier électrique , on entend un véhicule qui est équipé de moyens électriques (non représentés) assurant son déplacement sur route, à savoir notamment une motorisation électrique et des moyens accumulateurs d'énergie électrique pour l'alimentation de ladite motorisation (par exemple du genre batterie(s)). Ce type de véhicule est relativement classique, et est bien connu dans l'état de la technique. Le système de connexion électrique selon l'invention est en particulier adapté pour autoriser l'emploi de hautes puissances, allant par exemple de 125 jusqu'à plusieurs centaines de kilowatts, employés dans les techniques de charge rapide. II se compose de connecteurs électriques complémentaires, en l'occurrence au nombre de deux paires : - une paire de connecteurs femelles 1, équipant la station de charge S (figures 1 et 2), et - une paire de connecteurs mâles 2, portée par le châssis de véhicule C avec une possibilité de manoeuvre entre des positions déployée active et rétractée inactive (figures 3 à 5). La station de chargement S et ses connecteurs femelles constitutifs 1 sont illustrés en particulier par les figures 1 et 2. Comme représenté sur la figure 1, les connecteurs femelles 1 sont implantés au niveau du sol. Ils sont ici rapportés dans une tranchée T de sorte que leurs faces de dessus s'étendent dans le plan général horizontal du sol, ou au moins sensiblement au niveau de ce plan.

Dans une variante de réalisation, les logements de charge peuvent être implantés directement au sol, dans une position légèrement élevée. Le fond de tranchée T est avantageusement recouvert d'un revêtement à un faible coefficient de frottement et isolant électrique, utile pour le cheminement des connecteurs mâles 2 comme décrit par la suite.

Les connecteurs femelles 1 définissent chacun un logement longitudinal 3 qui intègre une borne de connexion électrique 4 (représentée en trait discontinu sur la figure 2), et qui est apte à recevoir l'un des connecteurs mâles 2 pour les opérations de charge. Les logements de charge 3 sont orientés parallèlement l'un par rapport à l'autre, et ils sont disposés à distance l'un de l'autre. Ils sont de plus agencés parallèlement par rapport à la direction générale de cheminement du véhicule dans la station fixe de chargement S ; sur les figures 1 et 2, cette direction de cheminement du véhicule est illustrée par la flèche repérée A. Chaque logement longitudinal 3 est délimité par un ensemble de parois agencées d'une part, pour autoriser les mouvements en translation d'un connecteur mâle 2 sur sa longueur, et d'autre part, pour assurer le guidage dans sa position déployée dudit connecteur mâle 2 associé. Ces parois sont également agencées pour placer le connecteur femelle hors d'atteinte, afin d'autoriser la marche et la conduite par-dessus, sans risque. Dans le cas présent, les parois forment encore une butée assurant le verrouillage dudit connecteur mâle 2 associé, dans sa position déployée. Pour cela, le logement de charge 3 présente ici une section de forme générale rectangulaire, délimitée par deux parois longitudinales latérales en regard 3a, verticales ou au moins sensiblement verticales, qui sont reliées par une paroi longitudinale transversale supérieure 3b, située en regard et à distance d'une surface de fond formée ici par la surface de la tranchée T.

La borne de connexion électrique 4 équipant chacun de ces deux logements de charge 3 se présente sous la forme d'une pièce conductrice allongée, s'étendant sur une partie de la longueur de l'une de ses parois latérales 3a. Cette borne 4 s'étend de préférence à distance de toutes ouvertures du logement de charge 3, pour limiter les risques électriques. Cette borne de connexion 4 est de plus avantageusement du genre rétractable, de sorte à assurer une connexion électrique optimale. Au repos, elle s'étend à cet effet de manière divergente et en saillie par rapport à la paroi latérale 3a associée, dans le sens amont-aval (selon le sens de la flèche A précitée).

L'extrémité amont 4a de cette borne 4 est fixée sur l'une des parois latérales 3a du logement 3 associé, cela par une liaison pivot équipée de moyens de rappel élastique en position déployée. Cette liaison pivot est équipée d'un dispositif électrique type détecteur/interrupteur (non représenté) qui signale à un système central de gestion de la station S, le pivotement de la borne 4 en position rétractée.

Son extrémité aval 4b s'étend quant à elle à distance de la même paroi latérale de logement 3a. Selon un mode alternatif de réalisation, ces bornes de connexion 4 peuvent équiper la paroi transversale 3b ou le fond de tranchée T délimitant les logements de charge 3.

Les bornes équipant les connecteurs mâles 2 sont alors disposées de manière appropriée pour tenir compte de cette position. Les deux bornes de connexion 4 de ces connecteurs femelles 1 sont en outre raccordées au circuit électrique (non représenté) de la station de charge S. Ce circuit électrique est quant à lui raccordé à une source électrique ou à un réseau électrique dédié, fournissant de préférence de hautes puissances électriques allant de 125 kilowatts jusqu'à plusieurs centaines de kilowatts. Chaque logement de charge 3 comporte encore différentes ouvertures, pour autoriser sa coopération avec l'un des connecteurs mâles 2. En l'espèce, ce logement de charge 3 comporte deux ouvertures débouchantes, situées chacune au niveau de l'une de ses extrémités longitudinales : l'une amont 6 et l'autre aval 7 (tenant compte du sens de la flèche A précitée). En pratique, ces ouvertures amont 6 et aval 7 forment les accès d'entrée et de sortie, respectivement, pour l'un des connecteurs mâles 2. L'ouverture amont 6 forme ici une sorte de collecteur ou d'entonnoir, assurant le guidage de l'un des connecteurs mâles 2 lors de son entrée dans le logement de charge 3 (tel que décrit ci-après en relation avec les figures 7 et 8).

Cette ouverture amont 6 est pour cela délimitée par deux parois latérales 6a, verticales ou au moins sensiblement verticales, qui convergent l'une vers l'autre dans le sens amont-aval (selon le sens de la flèche A précitée). Ces parois latérales convergentes 6a prolongent ici chacune l'une des parois latérales 3a du logement de charge 3, du côté amont. L'ouverture aval 7 consiste en une simple ouverture. Selon un mode de réalisation alternatif, cette ouverture aval 7 peut comporter une structure identique ou similaire à l'ouverture amont 6, avec des parois latérales divergentes dans le sens amont-aval. Dans ce cas, les connecteurs mâles 2 peuvent entrer dans leurs logements de charge 3 dans les deux sens ; la borne 4 aura alors une forme adaptée, par exemple une forme courbe, autorisant ces entrées et sorties dans les deux sens et les contacts électriques optimaux. Chaque logement de charge 3 est muni également d'une ouverture longitudinale 8, ménagée le long et sur un axe longitudinal médian de sa paroi supérieure transversale 3b. Cette paroi supérieure transversale 3b est alors divisée en deux panneaux qui prolongent chacun l'une des parois latérales 3a du logement de charge 3. Tel que décrit ci-après en relation avec les figures 7 et 8, cette ouverture longitudinale supérieure 8 est prévue pour autoriser la circulation des moyens supports qui portent les connecteurs mâles 2. Selon un mode de réalisation alternatif non représenté, les deux panneaux constitutifs de la paroi supérieure transversale 3b sont chacun montés sur charnière, pour autoriser leur pivotement dans un sens opposé au sol vers une position relevée. Cette structure permet la sortie du connecteur mâle 2 par rapport au logement de charge 3, sans passer au travers de l'ouverture aval 7 ni de l'ouverture amont 6. Les panneaux précités peuvent alors être équipés de moyens de rappel (type ressort par exemple), pour ramener ces panneaux en position horizontale (abaissée). Ces connecteurs femelles 1 peuvent être réalisés monoblocs ou à partir de plusieurs pièces assemblées, cela dans un matériau avec revêtement non-conducteur électrique, de manière à assurer notamment une sécurité électrique optimale lors de la charge. Ils peuvent être associés à des moyens assurant leur protection au repos. Ils peuvent pour cela être montés sur des moyens permettant leur escamotage dans le sol, ou encore être équipés de moyens de couverture. Ces connecteurs femelles 1 sont avantageusement bordés par des moyens destinés à assurer le guidage du véhicule au sein de la station S.

Ces moyens de guidage consistent ici en deux rails R, situés chacun d'un côté des connecteurs femelles 1 et orientés conformément à la direction de la flèche A précitée. Les roues du véhicule sont guidées le long de ces rails R. Selon un mode de réalisation alternatif, non représenté, ces connecteurs femelles 1 peuvent être installés sur des rails d'une manière leur permettant un mouvement latéral transversalement par rapport au sens amont-aval (flèche A), pour réduire les efforts mécaniques entre les connecteurs mâles et femelles lorsqu'ils ne sont pas correctement alignés dès l'origine. Des moyens du type ressorts peuvent être ajoutés, permettant aux connecteurs femelles 1 de revenir à leur position initiale après la sortie des connecteurs mâles 2 des logements de charge 3. Sur la figure 1, on peut voir une interface I équipant la station de charge S, au moyen de laquelle le client pourra notamment s'identifier afin d'initier les opérations de charge de son véhicule. De manière alternative, cette interface I peut équiper directement le véhicule. Cette station de charge S comporte encore un système central de gestion (non représenté), du genre système électronique/informatique. Les connecteurs mâles 2 sont détaillés ci-après en relation avec les figures 3 à 6.

Ces connecteurs mâles 2 consistent ici chacun en un organe support 2a, avantageusement réalisé en matériau isolant électrique, présentant une forme générale cylindrique ou de galet. Ces connecteurs mâles 2 sont chacun délimités par deux surfaces frontales, l'une supérieure 2a1 et l'autre inférieure 2a2, reliées par une surface périphérique circulaire 2a3. Ce sont en particulier ces surfaces frontales 2a1 et 2a2 qui sont ici réalisées en un matériau isolant électrique. La surface circulaire 2a3 porte la borne de connexion électrique 2b du connecteur mâle 2, ici sous la forme d'une bague conductrice périphérique.

Cette borne de connexion électrique 2b est raccordée au circuit électrique du véhicule, par un câblage conducteur adapté 2c (illustré figure 4). Comme représenté schématiquement sur la figure 3, ces connecteurs mâles 2 sont fixés au niveau de la partie inférieure du châssis de véhicule C, destinée à venir en regard du sol et au-dessus des connecteurs femelles 1.

Les deux connecteurs mâles 2 sont portés par des moyens supports 12 adaptés pour assurer leur manoeuvre en hauteur et, avantageusement aussi, pour autoriser leur déplacement latéral (c'est-à-dire transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule). Pour cela, ces moyens supports 12 comprennent ici deux bras mobiles 13 dont : - l'extrémité supérieure 13a est reliée au châssis C par une articulation supérieure 14a type rotule, et - l'extrémité inférieure 13b est assemblée avec l'un des connecteurs mâles 2a également par le biais d'une articulation inférieure 14b type rotule. Ces bras mobiles 13 sont orientés de sorte que leurs extrémités supérieure 13a et inférieure 13b se situent, respectivement, du côté avant et arrière du véhicule équipé. Ils intègrent avantageusement un câblage conducteur 2c, permettant le raccordement électrique de leurs bornes 2b respectives avec le circuit électrique du véhicule. Selon une variante de réalisation non représentée, les bras mobiles 13 et les connecteurs mâles 2 peuvent servir eux-mêmes de conducteur électrique, revêtus ou non d'un matériau isolant électrique. La liaison par rotules des bras mobiles 13 avec le châssis C confère notamment deux axes de mouvement à leurs extrémités inférieures 13b et à leurs connecteurs mâles associés 2 : en hauteur et latéralement (transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule). En particulier, l'extrémité inférieure 13b des bras 13 et leurs connecteurs mâles associés 2 sont manoeuvrables en hauteur par une opération de pivotement de ces bras 13 au niveau de leurs rotules supérieures 14a. Ce pivotement s'effectue autour d'un axe de pivotement transversal 14a' passant par leurs rotules supérieures 14a respectives, et s'étendant perpendiculairement ou au moins sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule équipé. Cette opération de pivotement des bras mobiles 13 est contrôlée par des moyens de manoeuvre 15, par exemple de type vérins électriques ou hydrauliques.

Ces vérins de manoeuvre 15, au nombre de deux, sont assemblés sur le véhicule avec, d'une part, une extrémité supérieure 15a reliée au châssis C par une articulation supérieure 16 genre rotule, et d'autre part, une extrémité inférieure 15b assemblée avec l'un des bras mobiles 13 par le biais d'une articulation inférieure 17 également en forme de rotule.

Selon une variante de réalisation, une ou plusieurs articulations 14a, 14b ou 17 consistent en de simples liaisons pivots.

Comme illustré sur la figure 5 et en pratique, les bras mobiles 13 sont manoeuvrés par pivotement autour de leurs axes de pivotement transversal 14a' respectifs, entre deux positions de fin de course : - une position déployée active lorsque les vérins de manoeuvre 15 sont déployés (figure 5A), dans laquelle les bras mobiles 13 sont inclinés et leurs connecteurs mâles 2 se situent à distance du châssis C (ou à proximité du sol) pour venir coopérer avec les connecteurs femelles 1, et - une position rétractée au repos lorsque les vérins de manoeuvre 15 sont rétractés (figure 5B), dans laquelle les bras 13 viennent à l'horizontale (ou quasiment à l'horizontale) et leurs connecteurs mâles 2 sont positionnés au niveau de la partie inférieure de châssis C. De manière avantageuse, le véhicule est équipé d'une interface permettant au conducteur de piloter les bras mobiles 13 entre leurs positions déployée et rétractée. Il peut être prévu également que la marche arrière du véhicule ne puisse pas être engagée lorsque les connecteurs mâles 2 sont en position déployée, notamment pour réduire les risques de détérioration. De plus, comme abordé ci-dessus, chaque bras mobile 13 est apte à se déplacer selon un secteur angulaire donné a (délimité par les lignes discontinues sur la figure 3) autour d'un axe de pivotement longitudinal 14a" passant par leurs rotules supérieures 14a respectives, et s'étendant parallèlement au ou moins sensiblement parallèlement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule équipé, fonction notamment de la structure des articulations supérieures 14a. Cette particularité permet le déplacement latéral des connecteurs mâles associés 2. Ces mouvements latéraux des bras mobiles 13 sont ici toutefois limités par des moyens 20 interposés entre ces bras 13, pour assurer un ajustement de l'écartement de leurs connecteurs mâles 2 tout en assurant le maintien d'une distance minimale entre ces derniers. Ces moyens d'ajustement consistent par exemple en un vérin 20 du genre pneumatique, agencé transversalement et dont les extrémités sont fixées sur les bras 13 par le biais d'articulations du type rotule. Ce vérin d'ajustement 20 est choisi de sorte que sa configuration de fin de course rétractée permette le maintien de la distance minimale précitée entre les connecteurs mâles 2. Selon une variante de réalisation non représentée, ces moyens d'ajustement consistent en un limiteur de course implanté au niveau du châssis du véhicule, entre les deux bras 13 ; ce limiteur, de largeur définie, un peu inférieure à la distance séparant lesdits bras 13, est monté coulissant selon une direction parallèle aux axes 14a' (c'est-à-dire perpendiculaire au plan de déploiement/repliement des bras 13). Les extrémités de ce limiteur coopèrent avec les bras mobiles 13 pour empêcher leur rapprochement en deçà de sa largeur. Ses extrémités sont agencées pour suivre la trajectoire d'un point fixe sur les bras mobiles 13 au cours de leur mouvement de déploiement et de repliement ; elles peuvent avoir pour cela une forme générale en arc de cercle. Les bras mobiles 13 et leurs connecteurs mâles 2 respectifs sont encore reliés par des moyens 21 qui tendent à placer le plan des connecteurs mâles 2 dans l'alignement ou sensiblement dans l'alignement desdits bras 13.

Ces moyens de maintien 21 consistent par exemple en une paire d'organes ressorts situés de part et d'autre de chaque bras mobile 13. Comme on peut le voir sur la figure 5, en position repliée, les ressorts 21 assurent le maintien des connecteurs mâles 2 dans un plan horizontal ou au moins sensiblement horizontal, tout comme les bras 13 ; et l'ensemble occupe donc une place minimale (figure 5B). Après le déploiement des bras 13, les connecteurs 2 entrent en contact avec le sol ou avec leur logement de charge et ce contact assure leur mise en position correcte (ici à l'horizontale-figure 5A) pour assurer une entrée correcte dans les logements de charge et un contact électrique optimal.

Ces moyens particuliers visent à optimiser le positionnement des connecteurs mâles 2 tant en position rétractée pour leur rangement, qu'en position déployée, par rapport aux connecteurs femelles complémentaires 1. La figure 6 montre encore schématiquement la structure d'un connecteur mâle 2, dont la surface périphérique 2a3 est apte à pivoter autour de son axe de symétrie 2a3'. Cette particularité structurelle est utile pour réduire les frottements, et pour faciliter le cheminement des connecteurs mâles 2 dans leurs logements de charge 3 respectifs. Ce connecteur mâle 2 comporte pour cela avantageusement un organe support 2a qui se compose, d'une part, d'une partie centrale cylindrique 2a', fixée à l'articulation inférieure 14a de l'un des bras mobile 13, et d'autre part, d'une partie périphérique annulaire 2a", montée pivotante librement autour de ladite partie centrale 2a', par exemple au moyen de roulements 2a"'. Plus généralement, il peut être prévu, en outre, un dispositif disjoncteur électrique sur le véhicule et/ou au sein de la station de charge S, destiné à assurer la coupure du circuit électrique si nécessaire. Des moyens de communication peuvent également être prévus entre le véhicule et la station de charge S, par exemple des moyens utilisant la technique de courant porteur.

Ces moyens de communication peuvent être utiles par exemple pour ouvrir le circuit électrique du véhicule lorsque les moyens accumulateurs atteignent une température maximale de sécurité. D'autre part, il peut être prévu des moyens de sécurité venant couper l'alimentation électrique des bornes 4 des connecteurs femelles 1, notamment dans le cas où ces dernières resteraient en position rétractée pendant une durée maximale de sécurité, correspondant à une situation de blocage de la liaison pivot desdites bornes 4. En fonctionnement, lorsqu'un client arrive avec son véhicule électrique au niveau de la station de chargement S, il stoppe son véhicule à côté de l'interface d'utilisation 1. Ce client peut alors s'identifier et choisir son mode de paiement. Après vérification de l'autorisation de paiement, la station de charge S est mise en service, et les signaux des dispositifs interrupteur/détecteur associés aux bornes 4 des connecteurs femelles 1 peuvent déclencher directement la fermeture du circuit de charge contrôlée par le système de gestion central.

Le client peut manoeuvrer les connecteurs mâles 2 de son véhicule en position déployée (figure 5A) ; il est prévenu lorsque les connecteurs mâles 2 sont en position et il peut alors avancer son véhicule de sorte à placer ses roues dans les rails de guidage latéraux R. Lors de ce cheminement, les connecteurs mâles 2 circulent dans la tranchée T, soit en glissant sur le fond de cette tranchée T soit juste au-dessus de ce fond de tranchée T. Le véhicule, et les connecteurs mâles 2 associés en position déployée, avancent progressivement dans la direction amont-aval A illustrée sur les figures 7 et 8. Le véhicule est guidé selon cette direction amont-aval A, par les rails latéraux R. Les deux connecteurs mâles 2 se déplacent de manière synchrone jusqu'à pénétrer automatiquement dans les connecteurs femelles 1. Pour cela et tout d'abord, les connecteurs mâles 2 atteignent chacun l'une des ouvertures amont 6 des logements de charge 3. Comme illustré en partie inférieure de la figure 8 en traits discontinus, les connecteurs mâles 2 présentent un jeu latéral de positionnement b, généré par la possibilité de mouvement sur le secteur angulaire latéral a des bras mobiles 13 (illustré figure 3). Ces connecteurs mâles 2 sont guidés et centrés chacun par les parois convergentes 6a de ces ouvertures amont 6 jusqu'à atteindre une position située dans l'alignement des logements de charge 3 (représentés en partie centrale de la figure 8, en traits continus).

Dans le cas de connecteurs mâles rotatifs 2 tels que décrits ci-dessus en relation avec la figure 6, ces connecteurs mâles 2 ont l'intérêt de venir rouler le long des parois convergentes 6a.

Ensuite, les connecteurs mâles 2 pénètrent chacun dans l'un des logements de charge 3, et ils circulent et sont guidés le long de ces derniers (à gauche de la figure 7, et en haut de la figure 8). Les connecteurs mâles 2 sont verrouillés en position déployée au sein de ces connecteurs femelles 1, pour prévenir des risques de déconnexion involontaire qui sont particulièrement dangereux. Pour cela, la surface périphérique 2a3 des connecteurs mâles 2 est guidée latéralement par les parois latérales 3a du logement de charge 3. Les connecteurs mâles 2 sont en plus verrouillés en position déployée par la paroi transversale supérieure 3b, directement sus-jacente de la surface supérieure 2a1 des connecteurs mâles 2. Les moyens porteurs 12 des connecteurs mâles 2, et en particulier l'ensemble bras mobile 13/articulation 14b, viennent circuler au sein de la gorge longitudinale 8 sans contact susceptible de provoquer des détériorations. Le véhicule avance jusqu'à ce que sa partie inférieure de châssis C vienne recouvrir les connecteurs femelles 1 et que les bornes de connexion 2b des connecteurs mâles 2 viennent chacune en contact direct avec la borne de connexion 4 du connecteur femelle 1 associé. Chaque connecteur mâle 2 vient alors provoquer le pivotement de la borne de connexion 4 en contact. Ce pivotement est permis par les dimensions particulières des connecteurs mâles 2 et des logements de charge 3, et aussi du fait de l'agencement des bornes de connexion 4 de ces logements de charge 3. Cette position de charge est signalée au client par exemple au moyen du dispositif visuel (par exemple du genre feu tricolore équipant la station de charge S ou l'interface d'utilisation installée dans le véhicule). Le client stoppe alors son véhicule dans cette position. Lorsque les deux bornes 4 des connecteurs femelles 1 sont pivotées, le circuit électrique de la station de charge S est mis sous tension électrique. Le cycle de charge des moyens accumulateurs équipant le véhicule s'effectue jusqu'à ce que ces moyens accumulateurs soient entièrement chargés.

Le véhicule quitte la station de charge en cheminant toujours dans le même sens illustré par la flèche A. Ses connecteurs mâles 2 cheminent alors dans leurs logements de charge 3 respectifs, jusqu'à ressortir au niveau des ouvertures débouchantes aval 7. Les bornes de connexion femelles 4 libérées reviennent en position déployée et leur alimentation électrique est coupée. Lorsque le véhicule quitte la station de charge S, les connecteurs mâles 2 sont relevés par le client, dans la position rétractée qui est adaptée à la route.

Le véhicule peut être équipé de moyens rappelant au conducteur de procéder à cette manoeuvre des connecteurs mâles 2 si le véhicule avance. Dans tous les cas, le circuit électrique de la station de charge S est ouvert lorsque l'une au moins des bornes 4 revient dans sa position déployée. Si le véhicule s'extrait de la station de charge S alors que les moyens accumulateurs sont en cours de charge, le circuit électrique est immédiatement ouvert. Cette caractéristique est importante pour éviter la formation d'un arc électrique entre les connecteurs mâles 2 et femelles 1, suite à leur perte de contact. Le véhicule peut ainsi quitter la station de charge S à tout moment, en toute sécurité et sans risque. Si le client a déjà visité la station de charge S par avance, et s'il a accepté de sauvegarder ses informations pour le paiement, il peut manoeuvrer les connecteurs mâles 2 en position déployée et avancer directement vers les rails de guidage latéraux R.

Quand il a réussi à placer les connecteurs mâles 2 dans les logements de charge 3, le pivotement des bornes de connexion 4 signale à la station de charge S d'effectuer l'identification du véhicule par les moyens courant porteur ligne en utilisant un faible courant de permanence. Ainsi, la station de charge S communique avec le véhicule pour avoir les informations d'identité nécessaires qui peuvent être reliées avec les informations sauvegardées dans le système informatique de la station de charge S pendant la dernière visite, et un code peut être saisi dans l'interface d'utilisation. Dans le cas où les informations pour la transaction sont suffisantes, le cycle de charge peut commencer normalement ; s'il n'y a pas suffisamment d'informations ou si, par exemple, le numéro de carte bancaire est expiré, l'interface d'utilisation informe le client qu'il faut effectuer la procédure d'identification à nouveau, avec un moyen de paiement accepté. Après une identification et une procédure de paiement réussie, le chargement peut commencer normalement. Selon un autre mode de réalisation alternatif non représenté, il peut être prévu d'équiper, d'une part, le véhicule avec les connecteurs femelles similaires à ceux décrits ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2, et d'autre part, la station S avec les connecteurs mâles tel que décrit ci-dessus en relation avec les figures 3 à 6. Dans ce cas, les connecteurs mâles équipant la station de charge sont manoeuvrables entre deux positions : - une position repliée dans laquelle les connecteurs mâles se trouvent au niveau, ou au moins à proximité, du sol et - une position déployée dans laquelle les connecteurs mâles se situent en hauteur au-dessus du sol, pour venir coopérer avec les connecteurs femelles du véhicule.

Dans ce cas, les connecteurs femelles seraient orientés de sorte que leurs ouvertures amont convergentes 6 soient orientées du côté avant du véhicule.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS- 1.- Système pour la connexion électrique entre (i) un véhicule électrique comprenant un châssis (C) équipé notamment d'une motorisation électrique et de moyens accumulateurs d'énergie électrique pour l'alimentation de ladite motorisation, et (ii) une station de chargement fixe (S) pour assurer notamment le chargement desdits moyens accumulateurs du véhicule, lequel système comprend au moins un connecteur femelle (1) et au moins un connecteur mâle (2), lesquels connecteurs (1,
2. 2) sont munis de bornes (4, 2b) permettant leur connexion électrique, caractérisé en ce que l'un desdits connecteurs (2) est fixé au niveau de la partie inférieure dudit châssis du véhicule (Ç), venant en regard du sol, et l'autre desdits connecteurs (1) est implanté au niveau du sol de sorte à être recouvert par ladite partie inférieure de châssis (Ç), en ce que ledit connecteur mâle (2) est porté par des moyens supports (12) autorisant sa manoeuvre en hauteur entre deux positions : - une position rétractée, au repos, et - une position déployée, apte à venir coopérer avec ledit connecteur femelle (1) complémentaire, et en ce que ledit connecteur femelle (1) comporte au moins un logement de charge (3) muni d'au moins une ouverture débouchante (6a) au travers de laquelle pénètre ledit connecteur mâle (2), lequel logement de charge (3) est équipé de l'une au moins desdites bornes de connexion électrique (4) et est délimité par des parois (3a, 3b) agencées, d'une part, pour autoriser les mouvements en translation dudit connecteur mâle (2) associé le long dudit logement de charge (3), et d'autre part, pour assurer le guidage en position déployée dudit connecteur mâle (2) associé. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois (3a, 3b) délimitant le logement de charge (3) sont encore agencées pour former une butée assurant le verrouillage en position déployée dudit connecteur mâle (2) associé.
3. 3.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend - deux connecteurs mâles distincts (2) composés chacun d'un organe support (2a), fixé sur lesdits moyens supports (12) et équipé de l'une des bornes de connexion électrique (2b), et - deux connecteurs femelles (1) comportant chacun un logement de charge (3) apte à recevoir l'un desdits connecteurs mâles (2).
4. 4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens supports (12) des connecteurs mâles (2) comportent deux bras mobiles (13) qui ont chacun (i) une première extrémité (13b) sur laquelle est rapporté l'un desdits connecteurs mâles (2), et (ii) une seconde extrémité (13a) assemblée avec la partie inférieure du châssis de véhicule (Ç) par le biais d'une articulation (14a), lesquels bras mobiles (13) coopèrent avec, d'une part, des moyens (15) assurant leur manoeuvre au niveau de leur articulation respective (14a) entre les positions rétractée et déployée, et d'autre part, des moyens (14a, 20) autorisant un ajustement de l'écartement entre leursconnecteurs mâles (2) associés tout en maintenant une distance minimale entre ces derniers.
5. 5.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ouverture débouchante (6) du ou des connecteurs femelles (1) est délimitée par des parois convergentes de guidage (6a) qui sont ménagées pour assurer le positionnement dudit connecteur mâle associé (2) en regard du logement de charge (3) lors de son cheminement en translation en direction dudit logement de charge (3), et en ce que les moyens supports (12) du ou des connecteurs mâles (2) comportent des moyens (14a, 20) autorisant un ajustement de l'écartement entre leurs connecteurs mâles (2) associés tout maintenant une distance minimale entre ces derniers.
6. 6.- Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le logement de charge (3) du ou des connecteurs femelles (1) comporte une seconde ouverture débouchante (7) qui est ménagée à l'opposé de l'ouverture débouchante de guidage (6), de manière à autoriser l'arrivée du véhicule d'un côté du ou des connecteurs femelles (1) et son départ de l'autre côté.
7. 7.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou les connecteurs mâles (2) ont une forme générale cylindrique délimitée par deux surfaces frontales (2a1, 2a2) reliées par une surface périphérique (2a3) circulaire ou au moins sensiblement circulaire, et en ce que le ou les connecteurs femelles (1) comportent un logement de charge (3) à section transversale de forme générale carrée ou rectangulaire qui est délimité par au moins deux parois latérales en regard (3a) entre lesquelles s'étend une paroi d'obturation transversale (3b), laquelle paroi transversale (3b) comporte une ouverture longitudinale (8) pour la circulation des moyens supports (12) de connecteur(s) mâle(s) associé(s) (2), les bornes de connexion électrique (2b) dudit ou desdits connecteurs mâles (2) étant ménagées au niveau de leur surface frontale supérieure (2a1) ou au niveau de leur surface périphérique (2a3), et les bornes de connexion électrique (4) du ou des connecteurs femelles (1) étant ménagées en regard, respectivement au niveau de leur paroi transversale (3b) ou au niveau de leurs parois latérales (3a).
8. 8.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rappel élastiques (21) interposés entre le ou les connecteurs mâles (2) et leurs moyens supports (12), qui tendent à placer ledit ou lesdits connecteurs (2) dans l'alignement ou sensiblement dans l'alignement desdits moyens supports (12) en position rétractée.
9. 9.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ou les connecteurs mâles (2) sont portés par le véhicule, et le ou les connecteurs femelles (1) sont implantés au sol.
10. 10.- Véhicule routier électrique comprenant un châssis (C) équipé notamment d'une motorisation électrique et de moyens accumulateurs d'énergie électrique pour l'alimentation de ladite motorisation, lequel véhicule comporte encore au moins un connecteur mâle (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.