FR3142620A1

FR3142620A1 - Armoire electrique connectee

Info

Publication number: FR3142620A1
Application number: FR2212524A
Authority: FR
Inventors: Hubert MARIONNEAU
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-31

Abstract

ARMOIRE ELECTRIQUE CONNECTEE L’invention concerne une armoire électrique (100) comprenant : un circuit électrique à courant continu ;un circuit électrique à courant alternatif ;un accumulateur d’énergie électrique (10) ;un ensemble d’équipements électriques internes comprenant un convertisseur connecté électriquement à l’accumulateur d’énergie électrique (10) et destiné à assurer la conversion d’un courant électrique continu produit par au moins un panneau solaire en un courant électrique alternatif ;un premier interrupteur (A1) ;un deuxième interrupteur (A2) ;un troisième interrupteur (A3) ; caractérisée en ce que le premier interrupteur (A1), le deuxième interrupteur (A2) et le troisième interrupteur (A3) sont aptes à être actionnés indépendamment de manière à passer de leur premiers états à leurs deuxièmes états respectifs et réciproquement de façon indépendante. Figure pour l’abrégé : [Fig.1]

Description

ARMOIRE ELECTRIQUE CONNECTEE

Domaine de l’invention

Le domaine de l’invention se rapporte au domaine des systèmes de distribution et de stockage d’énergie électrique.

En particulier, le domaine de l’invention se rapporte au domaine des systèmes de distribution d’énergie électrique, de stockage d’énergie électrique, et de gestion de la consommation électrique dans un bâtiment.

Plus particulièrement, le domaine de l’invention se rapporte au domaine des armoires électriques pour l’alimentation, la gestion et le monitorage des équipements électriques d’une habitation, d’un immeuble, d’un gymnase, d’une mairie ou de tout autre type de bâtiment susceptible de comprendre des équipements à alimenter électriquement.

État de la technique

On connaît dans l’art antérieur des tableaux électriques, qui sont également connus sous l’appellation d’armoires électriques, ou encore parfois désignées dans la littérature anglo-saxonne par l’appelation « home storage ». Ces armoires électriques centralisent généralement des circuits électriques et des composants électroniques nécessaires pour l’acheminement et la distribution du courant électrique dans un bâtiment.

De telles armoires électriques peuvent comprendre des moyens de stockage d’énergie électrique et/ou des moyens permettant d’alimenter par intermittence des équipements à partir de sources d’énergies continues ou alternatives, par exemple à partir d’une conversion d’un courant continu obtenu à partir d’une source d’énergie solaire en courant alternatif par un convertisseur DC/AC.

C’est par exemple le cas de la demande CN112615273, qui décrit une armoire de distribution à économie d’énergie comprenant des panneaux solaires. L’armoire de distribution comprend des batteries et un convertisseur assurant la conversion du courant continu issu de la production des panneaux solaires en courant alternatif pour charger les batteries et alimenter un ensemble d’équipements d’un bâtiment.

Un inconvénient des armoires électriques existantes est qu’elles ne permettent pas d’optimiser suffisamment la consommation énergétique au cours du temps. Cela entraîne des surcoûts sur les factures énergétiques des consommateurs.

Un autre inconvénient est que les armoires électriques existantes ne permettent pas la mise en œuvre d’une maintenance périodique ou ponctuelle sans interrompre l’alimentation en énergie électrique des équipements auxquels l’armoire est connectée.

Un autre inconvénient des armoires électriques de l’art antérieur est que leur installation peut se révéler complexe, et dépend notamment du type d’installation électrique à laquelle l’armoire est raccordée.

Un autre inconvénient des armoires électriques de l’art antérieur est qu’elles ne permettent pas une continuité de production et de stockage d’électricité même en cas de coupure d’alimentation électrique d’équipements électrique externes.

Un objectif de l’invention est de limiter au moins un des inconvénients précités.

En particulier, l’invention permet d’assurer une continuité dans l’alimentation des équipements électrique d’un bâtiment même en cas de coupure sur le réseau électrique ou en cas de maintenance sur des équipements d’un circuit électrique à courant alternatif de l’armoire électrique.

En particulier, l’invention permet d’assurer une continuité de production électrique et de stockage d’énergie électrique même en cas d’isolation d’un circuit électrique à courant alternatif comprenant des équipements électriques d’un bâtiment (par exemple pour permettre une intervention de maintenance sur lesdits équipements).

En particulier, l’invention est adaptée pour être raccordée à l’ensemble d’un tableau électrique préexistant d’un bâtiment, quelle que soit la taille du tableau électrique et quel que soit le type de tableau électrique.

A ce titre, l’invention concerne une armoire électrique comprenant :

Un circuit électrique à courant continu ;
Un circuit électrique à courant alternatif ;
Au moins un accumulateur d’énergie électrique ;
Un ensemble d’équipements électriques internes comprenant :
- un convertisseur DC/AC connecté électriquement audit accumulateur d’énergie électrique et destiné à assurer la conversion d’un courant électrique continu produit par au moins un panneau solaire en un courant électrique alternatif ;
un premier interrupteur apte à être dans un premier état fermé dans lequel il connecte électriquement les équipements électriques internes au circuit électrique à courant continu, et dans un deuxième état ouvert dans lequel il isole électriquement les équipements électriques internes du circuit électrique à courant continu ;
un deuxième interrupteur apte à être dans un premier état fermé dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif à un ensemble d’équipements externe, et apte à être dans un deuxième état ouvert dans lequel il isole électriquement le circuit électrique à courant alternatif de l’ensemble d’équipements externes ;
un troisième interrupteur apte à être dans un premier état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif à l’accumulateur d’énergie électrique et à un réseau d’électricité externe, et dans un deuxième état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif uniquement au réseau électrique externe,

le premier interrupteur, le deuxième interrupteur et le troisième interrupteur étant aptes à être actionnés indépendamment les uns des autres par un utilisateur de manière à passer de leurs premiers états respectifs à leurs deuxièmes états respectifs et réciproquement de façon indépendante.

Un avantage est de permettre une interruption de l’alimentation électrique d’un ensemble d’équipements d’un bâtiment pour la mise en œuvre d’opérations de maintenance sur ces équipements d’une part tout en continuant d’assurer une production et un stockage d’énergie électrique d’autre part.

Un autre avantage est de permettre une continuité de l’alimentation en énergie électrique d’équipements d’un bâtiment tout en permettant la mise en œuvre d’opérations de maintenance sur l’armoire électrique et tout en permettant d’assurer une continuité du stockage d’énergie électrique dans la batterie.

Un autre avantage est de permettre la mise en œuvre d’opérations de maintenance sur les panneaux solaires et sur le circuit électrique à courant continu tout en assurant une continuité dans l’alimentation en énergie électrique des équipements du bâtiment.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend un quatrième interrupteur apte à être dans un premier état dans lequel il connecte électriquement la sortie du circuit électrique à courant alternatif à l’ensemble d’équipements externes et dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant continu à l’accumulateur d’énergie électrique, et apte à être dans un deuxième état dans lequel il isole le circuit électrique à courant continu de l’accumulateur d’énergie électrique et dans lequel il isole le circuit électrique à courant alternatif de l’ensemble d’équipements externes.

Un avantage est de permettre la mise en œuvre d’un arrêt d’urgence de l’alimentation en énergie électrique de l’ensemble des équipements du bâtiment d’une manière simple, par exemple pour la mise en œuvre d’opérations de maintenance sur lesdits équipements.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend un calculateur configuré pour traiter :

des données d’une consommation électrique d’au moins un des équipements externes,
des données de production de courant électrique dudit au moins un panneau solaire,
des données relatives à une quantité d’énergie électrique stockée dans l’accumulateur d’énergie électrique sur un intervalle de temps prédéfini.
Des données relatives à l’achat et à la revente d’énergie électrique sur le réseau électrique

Un avantage est de permettre de monitorer les consommations électriques des équipements du bâtiment, par exemple pour détecter des dysfonctionnements éventuels.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble d’équipements électriques internes comprend au moins un capteur de température et au moins un organe de refroidissement, ledit capteur de température étant configuré pour transmettre des signaux comprenant des mesures de températures au calculateur à intervalles de temps prédéfinis, ledit calculateur étant configuré pour :

comparer au moins une valeur de température issue d’un signal transmis par le capteur de température avec une valeur seuil prédéfinie ;
générer et émettre une commande d’actionnement de l’organe de refroidissement lorsque la valeur de température dépasse la valeur seuil prédéfinie.

Un avantage est d’optimiser le rendement énergétique global en réduisant les pertes par effet Joule au niveau des composants électriques et électroniques de l’armoire.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend une interface de communication apte à :

émettre des premiers messages de données via une liaison sans fil ou filaire vers au moins un équipement distant,
recevoir un deuxième messages de données émis par l’équipement distant.

Un avantage est de permettre la transmission de données de consommation et la réception de trames de données, telles que des trames de données comprenant des instructions à transmettre au calculateur, par exemple en réponse aux données de consommations transmises.

Selon un mode de réalisation, le deuxième message de données comprend un signal d’actionnement du premier interrupteur, du deuxième interrupteur et/ou du troisième interrupteur, l’interface de communication étant configurée pour, lorsqu’elle reçoit le deuxième message de données:

décoder ledit deuxième message de donnée pour extraire le signal de commande ;
transmettre le signal de commande au calculateur ;

et dans laquelle le calculateur est configuré pour :

actionner le premier interrupteur, le deuxième interrupteur et/ou le troisième interrupteur en fonction du signal d’actionnement.

Un avantage est de permettre un pilotage à distance des interrupteurs, par exemple par un administrateur.

Selon un mode de réalisation, les premiers messages de données comprennent :

des données de consommation électrique des équipements externes et/ou,
des données relatives à un état de fonctionnement des équipements électriques internes ou des équipements externes.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend :

deux parois latérales comprenant chacune une face interne ;
un premier support mécanique comprenant deux rails, chaque rail étant fixé à la face interne desdites parois latérales, chaque rail supportant une portion l’accumulateur d’énergie électrique et les deux rails étant positionnés en regard l’un de l’autre.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend une paroi de fond comprenant un deuxième support mécanique comprenant une pluralité de premiers points de fixation coopérant mécaniquement avec les équipements électriques internes.

Un avantage est de permettre un agencement optimisé des composants électriques et électroniques de l’armoire.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend une pluralité de troisièmes supports mécaniques s’étendant suivant une direction sensiblement parallèle audit deuxième support mécanique et comprenant des deuxièmes points de fixation adaptés à coopérer avec au moins un équipement électrique et/ou avec ledit deuxième support mécanique.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique comprend une interface utilisateur connectée au calculateur, ladite interface utilisateur comprenant un écran et ledit calculateur étant configuré pour générer au moins une commande pour afficher sur l’écran :

des données de consommations de l’accumulateur d’énergie électrique,
des données d’une production d’énergie à partir d’au moins un panneau solaire,
des données issues de mesures de températures provenant du capteur de température.
un menu de paramétrage de l’armoire électrique.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées qui illustrent :

: Une vue de face de l’armoire électrique selon un mode de réalisation dans lequel elle comprend quatre interrupteurs.

: Une vue de dos de l’armoire électrique dans un mode de réalisation dans lequel elle comprend une pluralité de points de fixation pour fixer les équipements électriques internes dans l’armoire électrique.

: Une vue de profil de l’armoire électrique selon un mode de réalisation dans lequel elle comprend une pluralité d’équipements électriques internes et des accumulateurs d’énergie électrique soutenus par une pluralité de supports.

: Une représentation schématique de l’armoire électrique dans un mode de réalisation dans lequel l’armoire électrique comprend une interface de communication pour échanger des messages de données avec un serveur de données distant.

: Une vue agrandie d’une interface utilisateur de l’armoire électrique dans un mode de réalisation dans lequel l’interface utilisateur comprend un écran tactile.

: Une vue de l’armoire électrique lorsqu’elle est installée au sein d’un bâtiment et connectée électriquement à un ensemble d’équipements électriques externes via un circuit électrique à courant alternatif.

Description de l’invention Définitions

Dans la suite de la description, on définit :

Une armoire électrique 100 pour faire référence à un boîtier comprenant un ensemble de composants électriques et électroniques connectés électriquement entre eux, et destinés à assurer l’acheminement et la distribution du courant électrique vers différents équipements externes à l’armoire électrique 100, par exemple des équipements électroménagers installés dans un bâtiment.
Un ensemble d’équipements électriques internes 120 pour faire référence à des composants électriques et électroniques connectés entre eux dans l’armoire électrique 100 et traversés par un courant électrique. Les équipements électriques internes 120 comprennent par exemple, et à titre non limitatif, des disjoncteurs, des interrupteurs, des convertisseurs, des régulateurs, des câbles et des parafoudres.
Un ensemble d’équipements externes 200 pour faire référence à des équipements situés dans un bâtiment et alimentés électriquement par un courant électrique alternatif, soit issu d’une sortie de l’armoire électrique 100. Il s’agit par exemple, à titre non limitatif, de réfrigérateurs, de fours, de machines à laver, de radiateurs électriques ou de plaques à induction.
Des interrupteurs pour faire référence à des organes de commandes dont l’actionnement entraîne une ouverture ou une fermeture d’un circuit électrique donné, par exemple un circuit électrique à courant continu ou un circuit électrique à courant alternatif.
Un convertisseur DC/AC pour faire référence à un convertisseur qui convertit une tension continue en tension alternative.

La présente description s’appuie sur divers modes de réalisation. Plusieurs variantes de réalisation sont décrites pour chacun de ces modes de réalisation. Ces variantes peuvent s’appliquer indifféremment à chacun de ces modes de réalisation. Ainsi, les caractéristiques décrites pour un mode de réalisation sont directement applicables à un autre mode de réalisation. L’invention protège les différentes combinaisons de caractéristiques décrites au travers de ces modes de réalisation.

La illustre un cas d’une armoire électrique 100 selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel elle comprend quatre interrupteurs A₁, A₂, A₃et A₄.

Circuit DC

L’armoire électrique 100 comprend un circuit électrique à courant continu. On entend par « circuit électrique à courant continu »un circuit électrique dans lequel les sources de tensions et de courant délivrent des signaux constants.

Le circuit électrique à courant continu permet la circulation d’un courant électrique continu produit par un ou plusieurs panneaux solaires, par exemple des panneaux solaires installés sur le toit d’un bâtiment dans lequel est installée l’armoire électrique 100.

Les panneaux solaires comprennent des cellules photovoltaïques connectées électriquement en série et/ou en parallèle qui permettent de capter une partie du rayonnement solaire pour la convertir, au moyen des cellules photovoltaïques, en courant électrique continu circulant dans le circuit électrique à courant continu.

Stockage d’énergie électrique

L’armoire électrique 100 comprend un accumulateur d’énergie électrique 10. L’accumulateur d’énergie électrique 10 permet de stocker de l’énergie électrique, par exemple un courant électrique continu issue d’une production d’un ou plusieurs panneaux solaires, et circulant dans le circuit électrique à courant continu_.L’accumulateur d’énergie électrique 10 est par exemple une batterie, par exemple une batterie lithium-ion. Selon un autre exemple, la batterie 10 est une batterie à électrolyte solide. Il s’agit par exemple d’une batterie entièrement solide au silicium. Toutefois, l’invention ne se limite pas aux technologies de batteries précitées. Tout type d’accumulateur ou tout autre moyen de stockage d’énergie électrique adapté est susceptible d’être mis en œuvre dans le cadre de l’invention.

Selon un mode de réalisation préféré, l’armoire électrique 100 comprend une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 10. Il s’agit par exemple d’un montage de plusieurs batteries branchées en parallèle. Selon un autre exemple, il s’agit d’un montage de plusieurs batteries branchées en série. Dans les deux cas, les batteries 10 sont connectées électriquement entre elles au moyen de câbles électriques dans lesquels circule un courant continu.

Selon un mode de réalisation, plusieurs accumulateurs d’énergie électrique 10 sont connectées entre eux au moyen d’une pluralité de câbles électriques. Les câbles électriques sont par exemple dédoublés par rapport à un montage standard. Un montage avec un nombre supérieur de câbles électriques pour connecter les batteries entre elles est également possible dans le cadre de l’invention.

Un avantage de multiplier le nombre de câbles connectant électriquement les batteries entre elles est de minimiser les pertes d’énergie lors du passage du courant électrique dans les câbles, et donc de maximiser l’énergie électrique stockée dans les batteries.

Un autre avantage est d’optimiser le rendement électrique de l’armoire électrique.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend au moins un support. Le support permet de supporter l’accumulateur d’énergie électrique 10. L’armoire électrique 100 peut également comprendre une pluralité de supports pour supporter une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 10. Les supports sont par exemple disposés parallèlement entre eux. Les supports peuvent prendre une forme de racks. Les supports sont par exemple disposés dans une portion basse de l’armoire électrique 100.

Un avantage est d’optimiser la compacité de l’armoire électrique en optimisant l’espace occupé par les batteries dans l’armoire électrique 100, et en libérant de l’espace pour d’autres composants.

Circuit AC

L’armoire électrique 100 comprend un circuit électrique à courant alternatif. On entend par « circuit électrique à courant alternatif » un circuit électrique alimenté par une source alternative de tension ou de courant.

Le circuit électrique à courant alternatif permet la circulation d’un courant électrique alternatif pour alimenter des équipements extérieurs à l’armoire électrique 100, tels que par exemple un ensemble d’équipements externes 200 qui nécessitent une alimentation à partir d’une source de courant alternatif. Ces équipements sont par exemple des équipements électriques d’un bâtiment, tels que des équipements électroménagers comme des fours, des micro-ondes ou des lave-linge, ou encore tout autre équipement susceptible d’être présent dans un bâtiment et nécessitant une alimentation électrique à partir d’une source de courant alternatif, par exemple des radiateurs électriques.

Le circuit électrique comprend par exemple une entrée raccordée à un réseau électrique. Le circuit électrique à courant alternatif peut également comprendre une entrée raccordée à une sortie du circuit électrique à courant continu, par exemple en sortie d’un convertisseur de tension continue en tension alternative.

Equipements électriques de l’armoire

L’armoire électrique 100 comprend un ensemble d’équipements électriques internes 120. On entend par « un ensemble d’équipements électriques internes 120 » des équipements électriques et/ou des composants électroniques connectés entre eux dans l’armoire électrique 100, qui permettent d’assurer un acheminement et une distribution du courant électrique vers des équipements extérieurs à l’armoire électrique 100, tels que les équipements externes 200 qui sont par exemple des équipements électroménagers d’un bâtiment, ou encore des équipements de chauffage électrique.

Les équipements électriques internes 120 sont par exemple connectés électriquement entre eux suivant un montage électrique en série. Certains équipements sont toutefois susceptibles d’être connectés entre eux suivant un montage en parallèle, par exemple une pluralité de convertisseurs connectés électriquement suivant un montage parallèle.

L’ensemble d’équipements électriques internes 120 comprend un convertisseur DC/AC 30 pour assurer la conversion d’un courant continu en courant alternatif. Le convertisseur DC/AC 30 est connecté à au moins un accumulateur d’énergie électrique 10. Le convertisseur DC/AC est par exemple connecté électriquement à un point d’entrée du circuit électrique à courant alternatif.

Le convertisseur DC/AC 30 est destiné à assurer la conversion d’un courant électrique continu stocké dans au moins un accumulateur d’énergie électrique 10 en un courant électrique alternatif pouvant circuler dans le circuit électrique à courant alternatif pour alimenter au moins un équipement externe 200.

Le convertisseur DC/AC 30 est par exemple un convertisseur de type convertisseur/chargeur. Il s’agit par exemple d’un convertisseur chargeur comprenant un convertisseur d’une puissance électrique apparente comprise entre 3kVA et 5kVA. Le convertisseur-chargeur comprend par exemple un commutateur de transfert automatique ou « ATS ». Dans ce cas, l’armoire électrique 100 est par exemple connectée à un groupe électrogène. Un avantage est de permettre une alimentation ininterrompue des équipements électriques les plus sensibles.

La puissance maximum du convertisseur est par exemple comprise entre 3700W et 4000W en fonction de la température. La plage de tension d’entrée du chargeur est par exemple comprise entre 50V et 400V, et la tension de charge est par exemple comprise entre 47V et 52V.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble d’équipements électriques internes 120 comprend un régulateur chargeur DC/DC. Le régulateur chargeur DC/DC est positionné entre les panneaux solaires et l’accumulateur d’énergie électrique 10 dans le circuit électrique à courant continu. Il s’agit par exemple d’un régulateur de charge solaire. Le régulateur de charge solaire comprend par exemple une fonction intégrée de recherche de point de puissance maximale, également désignée dans la littérature anglo-saxonne par l’appellation « maximum point tracking », ou par l’acronyme « MPPT ». Une telle fonction permet de mesurer en permanence la puissance maximum que les panneaux peuvent délivrer ainsi que la puissance maximale que la batterie peut recevoir de sorte à optimiser la tension permettant d’obtenir le rendement le plus optimisé.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 est connectée à un groupe électrogène et l’ensemble d’équipements électriques internes 120 comprend un convertisseur/chargeur. On entend par « convertisseur/chargeur » un équipement apte à mettre en œuvre une fonction de convertisseur de tension et une fonction de chargeur de batterie(s). Il s’agit par exemple d’un convertisseur chargeur DC/AC comprenant un convertisseur d’une puissance électrique apparente comprise entre 3kVA et 5kVA et comprenant un chargeur de batterie délivrant un courant compris entre 50A et 70A. Le convertisseur-chargeur comprend par exemple un commutateur de transfert automatique ou « ATS ». Un avantage est de permettre une alimentation ininterrompue des équipements électriques les plus sensibles.

La puissance maximum du régulateur-chargeur est par exemple comprise entre 3400W et 4000W en fonction de la température. La tension de charge est par exemple comprise entre 47V et 52V.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble d’équipements électriques internes 120 comprend un régulateur de tension continue. Il s’agit par exemple d’un contrôleur de charge solaire. Selon divers exemples, le contrôleur de charge peut comprendre un contrôleur de charge de type « shunt », un contrôleur de charge de type « série », ou encore un contrôleur de charge de type « MPPT » ou « Maximum Power Point Tracker ».

Un avantage est d’éviter d’endommager les batteries en ajustant la production d’énergie solaire issue des panneaux photovoltaïques à la batterie tout en évitant les surcharges intempestives ou les décharges trop profondes.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble d’équipements électriques internes 120 comprend au moins un organe de refroidissement. Les organes de refroidissement comprennent par exemple un ou plusieurs ventilateurs. Les organes de refroidissement sont par exemple agencés sur un support dans l’armoire électrique 100, par exemple un plateau. Les organes de refroidissement sont par exemple positionnés dans l’armoire électrique 100 suivant une orientation telle qu’ils sont aptes à refroidir, par exemple par convection, d’autres équipements électriques internes 120 de l’armoire électrique 100 susceptibles de chauffer par effet Joule.

Un avantage est d’améliorer les performances énergétiques globales du système en réduisant les pertes dues à des hausses de températures dans les composants électriques et électroniques.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend au moins un témoin lumineux. Il s’agit par exemple d’un témoin lumineux pour indiquer une présence du réseau électrique. Par exemple, le témoin lumineux se trouve dans un état « allumé » lorsqu’aucun problème n’est constaté sur le réseau électrique, et dans un état « éteint » lorsqu’un problème est constaté sur le réseau électrique, ou inversement. Le témoin lumineux peut également être configuré pour afficher des couleurs différentes en fonction de l’état du réseau électrique.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 est configurée pour être branchée selon un montage triphasé et comprend un témoin lumineux pour chaque phase.

Interrupteurs de l’armoire électrique

L’armoire électrique comprend un premier interrupteur A₁. Le premier interrupteur A₁est apte à être dans deux états :

Un premier état dans lequel il connecte le circuit électrique à courant continu aux équipements électriques internes 120 présents dans l’armoire électrique 100
Un deuxième état dans lequel il isole les équipements électriques internes 120 présents dans l’armoire électrique 100 du circuit électrique à courant continu.

L’interrupteur A₁présente plusieurs avantages. Un premier avantage est que la possibilité d’isoler les équipements électriques internes 120 du circuit électrique à courant continu permet la mise en œuvre d’opérations de maintenances sécurisées sur des équipements du circuit électrique à courant continu, par exemple sur un ou plusieurs panneaux solaires. Un autre avantage est que ces opérations de maintenances peuvent être mise en œuvre sans interrompre l’alimentation en énergie électrique des équipements externes 200. En effet, dans le cas où les équipements électriques internes 120 de l’armoire électrique se trouvent isolés du circuit électrique à courant continu, les équipements externes 200 sont alimentés soit directement par le réseau électrique, soit totalement ou partiellement par l’énergie électrique issue de la production d’un ou plusieurs panneaux solaires stockée dans un ou plusieurs accumulateurs d’énergie électrique 10 et circulant dans le circuit électrique à courant alternatif.

Un autre avantage de l’interrupteur A₁est qu’il permet d’isoler le circuit à courant continu des équipements électriques internes sans mettre à l’arrêt le régulateur chargeur DC/DC.

L’armoire électrique comprend un deuxième interrupteur A₂. Le deuxième interrupteur A₂est apte à être dans deux états :

Un premier état fermé dans lequel il connecte électriquement une sortie du circuit à courant alternatif à l’ensemble d’équipements externes 200
Un deuxième état ouvert dans lequel il isole électriquement la sortie du circuit électrique à courant alternatif de l’ensemble d’équipements externes 200.

Un avantage du deuxième interrupteur A2 est que, lorsqu’il se trouve dans le deuxième état ouvert, il est possible d’intervenir sur un ou plusieurs équipements externes 200 sans faire face à un risque électrique. Un autre avantage est que, lorsque le deuxième interrupteur A₂se trouve dans le deuxième état ouvert, il est toujours possible de produire de l’électricité à partir d’un ou plusieurs panneaux solaires et de la stocker dans un ou plusieurs accumulateurs d’énergie électrique 10. Ainsi, les opérations de maintenance peuvent être réalisées tout en continuant à produire et à stocker de l’électricité.

Le troisième interrupteur A₃est apte à être dans deux états :

Un premier état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif à l’accumulateur d’énergie électrique 10 et à un réseau électrique externe ;
Un deuxième état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif uniquement au réseau d’électricité externe ;

Ainsi, le troisième interrupteur, lorsqu’il se trouve dans son premier état, permet l’alimentation en courant électrique du circuit à courant alternatif connecté aux équipements externes directement à partir du courant stocké dans l’accumulateur d’énergie électrique, et permet également que cette alimentation soit complétée par une alimentation en courant électrique depuis le réseau électrique. Lorsque le deuxième interrupteur se trouve dans son deuxième état, il permet l’alimentation en courant électrique du circuit à courant alternatif uniquement à partir du réseau électrique. En d’autres termes, dans cette configuration, l’armoire « électrique » s’efface du réseau, et le courant alternatif issu de la conversion du courant continu provenant des panneaux solaires n’est pas utilisé pour alimenter le circuit à courant alternatif.

Un avantage est de permettre la mise en œuvre d’un mode maintenance sur l’armoire électrique tout en assurant une continuité dans l’alimentation des équipements électriques externes à l’armoire, tels que les équipements domestiques du bâtiment dans lequel l’armoire est installée.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend un quatrième interrupteur A₄. Le quatrième interrupteur A₄est configuré pour basculer d’un premier état vers un deuxième état dans lequel il isole les équipements externes 200 du circuit à courant alternatif et dans lequel il isole l’ensemble d’équipements électriques internes 120 du circuit électrique à courant continu. En d’autres termes, une activation du quatrième interrupteur A₄pour le faire basculer d’un premier état vers un deuxième état permet un arrêt d’urgence de l’alimentation en électricité de l’ensemble des équipements externes 200 et de l’accumulateur d’énergie électrique 10 de l’armoire électrique 100 de manière conjointe.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 comprend un organe d’actionnement configuré pour actionner le premier interrupteur A₁, le deuxième interrupteur A₂, le troisième interrupteur A₃et/ou le quatrième interrupteur A₄. Cela est par exemple rendu possible lorsque le calculateur 101 reçoit un signal d’actionnement. Le signal d’actionnement est par exemple transmis au calculateur 101 par l’interface de communication 102. Ce signal d’actionnement provient par exemple d’un deuxième message de données MES₂transmis à l’interface de communication 102 par l’équipement distant E₁.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour traiter des données de production de courant électrique dudit au moins un panneau solaire. Il s’agit par exemple de valeurs d’énergie électrique produite en fonction de différents paramètres, tel que des paramètres météorologiques (ex : l’ensoleillement) ou encore des paramètres temporels (comme une période d’exposition).

Mode triphasé

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 est configurée pour être branchée selon un montage triphasé.

Un avantage du mode triphasé est de permettre l’alimentation et la distribution d’énergie électrique dans un bâtiment comprenant des équipements nécessitant une forte puissance électrique.

Un autre avantage est de réduire les pertes lors du transport en ligne de l’électricité.

Le montage triphasé comprend par exemple trois conducteurs de phase.

Selon un autre exemple, le montage triphasé comprend trois conducteurs de phase et un conducteur de neutre.

Le conducteur de neutre présente un avantage notamment pour les installations électriques déséquilibrées (c’est à dire lorsque le courant circulant dans chacune des trois phases est différent et varie dans le temps), pour évacuer les courants résiduels, de sorte à maintenir la tension nominale de distribution dans les trois conducteurs de phase. C’est par exemple le cas pour les immeubles ou encore les installations domestiques de fortes puissances.

Un autre avantage du conducteur de neutre dans le montage triphasé est d’éviter une surtension trop importante dans les circuits connectés aux équipements externes 200 qui pourrait résulter en un endommagement desdits équipements et présenter un risque électrique pour les utilisateurs.

Parois et supports de fixation

L’armoire électrique 100 comprend des parois délimitant un volume intérieur dans lequel sont agencés les circuits électriques et les équipements électriques internes. Ce volume intérieur est par exemple délimité par des parois, par exemple une paroi de fond, des parois latérales et une paroi frontale.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend au moins un premier support mécanique. Le premier support mécanique est configuré pour supporter au moins un accumulateur d’énergie électrique 10. L’armoire électrique 100 peut également comprendre une pluralité de premiers supports mécaniques pour supporter une pluralité d’accumulateurs d’énergie électrique 10. Les premiers supports mécaniques se présentent par exemple sous forme de racks. Les premiers supports mécaniques sont par exemple montés les uns au-dessus des autres, par exemple dans une portion basse de l’armoire électrique 100. Une telle configuration permet avantageusement d’optimiser la compacité de l’armoire électrique 100.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend deux parois latérales comprenant chacune une face interne sur chacune desquelles est fixé au moins un rail. Les deux rails sont par exemple positionnés en regard l’un de l’autre. Les deux rails sont par exemples configurés pour supporter au moins une portion de l’accumulateur d’énergie électrique 10. Selon un autre exemple, les deux rails sont configurés pour supporter au moins un premier support mécanique.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend une paroi de fond. La paroi de fond comprend par exemple un deuxième support mécanique comprenant une pluralité de premier points de fixation 121. Les équipements électriques internes 120 coopèrent par exemple chacun mécaniquement avec une pluralité de premiers points de fixation 121. La coopération mécanique 120 entre les équipements électriques internes 120 et les premiers points de fixation 121 s’effectue par exemple au moyen d’une vis. Toutefois, l’invention ne se limite pas à ce seul moyen de fixation, et tout autre moyen de fixation adapté est susceptible d’être mis en œuvre dans le cadre de l’invention, par exemple un clou, une cheville mécanique ou encore de la colle.

Avantageusement, les deuxièmes points de fixations 121 sont répartis sur la plaque de fond de sorte à permettre une disposition optimisée des équipements électriques internes 120 dans l’armoire électrique. On entend par « une disposition optimisée » un agencement des équipements électriques internes 120 et des différents câbles électriques (permettant la circulation du courant électrique dans le circuit électrique à courant continu et dans le circuit électrique à courant alternatif) permettant d’optimiser la compacité globale de l’armoire électrique 100. Un tel agencement optimisé permet avantageusement de réduire l’encombrement de l’armoire électrique 100 et aussi d’optimiser le passage des câbles pour réduire les pertes électriques et donc améliorer le rendement énergétique global.

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend une pluralité de troisièmes supports mécaniques qui s’étendent suivant une direction sensiblement perpendiculaire au deuxième support mécanique. Chaque troisième support mécanique comprend par exemple des troisièmes points de fixation 131 aptes à coopérer avec une portion latérale d’au moins un équipement électrique interne 120.

Un avantage est de permettre d’ajouter des points de fixation sur les bords latéraux des équipements électriques.

Calculateur et interface de communication

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend un calculateur 101. Le calculateur 101 est configuré pour générer des commandes d’actionnement, de contrôle et/ou de pilotage d’un ou plusieurs équipements électriques internes 120 en fonction de paramètres prédéfinis, ou encore en réponse à une action d’un utilisateur ; soit localement par une interaction avec une interface utilisateur, par exemple un bouton poussoir, soit en réponse à une trame de données reçue et transmise depuis au moins un équipement distant E₁.

Selon un mode de réalisation, le calculateur est configuré pour générer une commande d’affichage d’un menu de paramétrage de l’armoire électrique. Le menu de paramétrage permet par exemple de paramétrer différents éléments de configurations du système de l’armoire électrique, comme par exemple entrer un code Wi-Fi, ou encore paramétrer des valeurs seuils de température d’activation d’un organe de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer des commandes en fonction d’une combinaison de paramètres parmi les paramètres suivants :

Des données de consommation électrique d’au moins un équipement externe 200
Des données relatives à un niveau de charge/décharge de l’accumulateur d’énergie électrique 10 sur un intervalle de temps prédéfini
Des données relatives à une quantité d’énergie vendue et/ou achetée sur le réseau électrique sur un intervalle de temps prédéfini
Des données relatives à une production d’énergie électrique par des panneaux solaires

De telles commandes peuvent comprendre des commandes d’activation ou de désactivation d’un équipement électrique interne 120, tel qu’un ventilateur, des commandes d’actionnement d’un ou plusieurs interrupteurs, ou encore des commandes de génération d’un message de données, par exemple une alerte à émettre vers un serveur distant. Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 comprend des moyens de connexion filaires vers au moins un autre équipement. Il s’agit par exemple d’un équipement permettant d’établir un lien entre le calculateur 101 et un réseau de données. Il s’agit par exemple d’une liaison éthernet.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 comprend des moyens de connexion sans-fil vers au moins un équipement distant E₁. Il s’agit par exemple d’une liaison permettant d’émettre et/ou de recevoir des messages par voie radio ou optique au moyen de protocoles tels que le Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, 3G, 4G, 5G ou tout autre protocole d’échange de données par une liaison sans-fil.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour recevoir des instructions et des trames de données par l’intermédiaire des moyens de connexion sans-fil pour mettre à jour un ou plusieurs équipements de l’armoire électrique 100.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer une commande de pilotage d’au moins un équipement électrique interne 120 en fonction d’une requête reçue au moyen d’une interface de communication 102 et depuis un équipement distant E₁. Il s’agit par exemple d’une commande de pilotage d’un organe de refroidissement reçue depuis un serveur distant, par exemple initiée par un administrateur.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer automatiquement une commande de pilotage d’un organe de refroidissement en réponse à la réception d’un signal transmis par un capteur de température localisé dans l’armoire électrique 100. Dans ce cas, l’armoire électrique 100 comprend par exemple le capteur de température ou une pluralité de capteurs de température. La commande de pilotage de l’organe de refroidissement est par exemple générée lorsqu’une température mesurée par le capteur dépasse une valeur seuil, par exemple 25°C. Dans ce cas, le calculateur reçoit le signal et le décode pour comparer la valeur de température avec la valeur seuil et pour initier ou non la commande de pilotage en fonction du résultat de la comparaison.

Un avantage est d’optimiser la production électrique du système en limitant les pertes par effet Joule.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer une alerte à émettre par une interface de communication 102 en réponse à la réception d’une pluralité de signaux transmis par le capteur de température relève des températures supérieures à une valeur seuil pendant une durée supérieure à un intervalle de temps prédéfini.

Selon un exemple illustratif, le capteur de température relève une température de 30°C et transmet cette mesure au calculateur 101, qui génère alors une commande d’activation d’un organe de refroidissement. Le capteur de température transmet ensuite périodiquement des mesures de températures qui sont supérieures à 25°C pendant 5 minutes. Le calculateur 101 génère alors automatiquement une alerte qui est transmise par l’interface de communication 102 vers un équipement distant E₁, par exemple un smartphone d’un utilisateur ou encore une console d’administration distante.

Un avantage est d’avertir un utilisateur ou un administrateur d’un dysfonctionnement du système.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer des notifications relatives à l’état d’au moins un équipement électrique interne 120 de l’armoire 100. Il s’agit par exemple de notifications relatives à un état de charge/décharge d’un accumulateur d’énergie électrique 10, ou encore de notifications relatives à des données de consommation électriques ou des données de production électrique.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 est configuré pour générer des commandes d’activation d’un ou plusieurs témoins lumineux en fonction de l’état d’au moins un équipement électrique interne 120 ou de l’état du circuit électrique à courant continu ou du circuit électrique à courant alternatif_.

Selon un mode de réalisation, le calculateur 101 comprend l’interface de communication 102.

Interface utilisateur

Selon un mode de réalisation, l’armoire électrique 100 comprend une interface utilisateur 103. L’interface utilisateur 103 permet par exemple à un utilisateur d’initier des commandes de pilotage d’équipements présents dans l’armoire électrique au moyen d’une interface d’entrée, par exemple des commandes d’actionnement des interrupteurs A₁, A₂, A₃, A₄. L’interface utilisateur 103 est par exemple connectée au calculateur 101. L’interface utilisateur 103 est par exemple configurée pour transmettre des commandes au calculateur 101 en réponse à une action d’un utilisateur sur l’interface d’entrée.

Selon un cas, l’interface utilisateur 103 comprend un écran tactile. Le calculateur 101 est par exemple configuré pour générer une commande d’actionnement d’au moins un équipement présent dans l’armoire électrique 100 en réponse à une commande tactile de l’utilisateur sur l’écran. Il peut s’agir de commandes d’actionnement d’un organe de refroidissement, de commandes d’actionnement d’un interrupteur, par exemple pour ouvrir ou fermer les circuits électriques à courant continu et/ou alternatifs.

Selon un mode de réalisation, l’interface utilisateur 103 est configurée pour afficher au moins une courbe de consommation électrique et/ou au moins une courbe de charge/décharge de l’accumulateur d’énergie électrique 10. Le calculateur 101 est par exemple configuré pour générer une commande de transmission vers un équipement distant E₁, au moyen de l’interface de communication 102, des courbes de consommation et/ou des courbes de charge/décharge de l’accumulateur d’énergie électrique 10 soit à intervalles de temps réguliers, soit en réponse à une commande utilisateur via l’interface d’entrée, soit lorsqu’une courbe franchit une valeur seuil prédéfinie.

Selon un mode de réalisation, le calculateur est configuré pour afficher, sur l’interface utilisateur 103, un menu de paramétrage d’au moins un équipement présent dans l’armoire électrique 100. Il s’agit par exemple d’un menu pour paramétrer des valeurs seuils de températures d’actionnement d’un organe de refroidissement, ou encore d’un menu pour paramétrer un pourcentage de décharge maximal des accumulateurs d’énergie électrique 10.

Selon un mode de réalisation, le calculateur est configuré pour afficher, sur l’interface utilisateur 103, une information de prise de commande à distance de l’armoire électrique 100. Selon un exemple, l’armoire électrique 100 est pilotée depuis un serveur distant SERV relié à un réseau de données NET.

En résumé, l’invention concerne une armoire électrique compacte, simple à installer au sein d’un bâtiment quel qu’il soit, compacte et simple d’installation, et comprenant au moins trois interrupteurs actionnables indépendamment et de manière logique et intuitive pour un utilisateur pour soit :

Isoler un circuit électrique à courant continu et permettre par exemple la mise en œuvre d’opérations de maintenance tout en assurant une continuité dans l’alimentation d’équipements électrique externes à l’armoire via un circuit électrique à courant alternatif ;
Isoler un circuit électrique à courant alternatif, par exemple pour une intervention sur des équipements externes à l’armoire et raccordés audit circuit électrique à courant alternatif, tout en assurant une continuité dans une production et un stockage d’énergie électrique à partir d’une source d’énergie alternative externe, par exemple photovoltaïque ;
Effectuer un retour à un réseau d’électricité, par exemple pour permettre la mise en œuvre d’opérations de maintenance sur l’armoire électrique, tout en assurant une continuité dans l’alimentation des équipements électriques externes connectés au circuit électrique à courant alternatif.

Claims

Armoire électrique (100) comprenant :
Un circuit électrique à courant continu ;

Un circuit électrique à courant alternatif ;

Au moins un accumulateur d’énergie électrique (10) ;

Un ensemble d’équipements électriques internes (120) comprenant :

un convertisseur DC/AC (30) connecté électriquement à l’accumulateur d’énergie électrique (10) et destiné à assurer la conversion d’un courant électrique continu produit par au moins un panneau solaire en un courant électrique alternatif ;

un premier interrupteur (A₁) apte à être dans un premier état fermé dans lequel il connecte électriquement les équipements électriques internes (120) au circuit électrique à courant continu, et dans un deuxième état ouvert dans lequel il isole électriquement les équipements électriques internes (120) du circuit électrique à courant continu ;

un deuxième interrupteur (A₂) apte à être dans un premier état fermé dans lequel il connecte électriquement le circuit à courant alternatif à un ensemble d’équipements externes (200), et apte à être dans un deuxième état ouvert dans lequel il isole électriquement le circuit à courant alternatif de l’ensemble d’équipements externes (200) ;

un troisième interrupteur (A₃) apte à être dans un premier état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif à l’accumulateur d’énergie électrique (10) et à un réseau électrique externe, et apte à être dans un deuxième état dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant alternatif uniquement au réseau électrique externe,
caractérisée en ce que le premier interrupteur (A₁), le deuxième interrupteur (A₂) et le troisième interrupteur (A₃) sont aptes à être actionnés indépendamment les uns des autres par un utilisateur de manière à passer de leurs premiers états respectifs à leurs deuxièmes états respectifs et réciproquement de façon indépendante.
Armoire électrique (100) selon la revendication 1, comprenant un quatrième interrupteur (A₄)apte à être dans un premier état dans lequel il connecte électriquement la sortie du circuit électrique à courant alternatif à l’ensemble d’équipements externes (200), et dans lequel il connecte électriquement le circuit électrique à courant continu à l’accumulateur d’énergie électrique (10), et apte à être dans un deuxième état dans lequel il isole le circuit électrique à courant continu de l’accumulateur d’énergie électrique (10), et dans lequel il isole le circuit électrique à courant alternatif de l’ensemble d’équipements externes (200).
Armoire électrique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un calculateur (101) configuré pour traiter :
des données d’une consommation électrique d’au moins un des équipements externes (200)

des données de production de courant électrique dudit au moins un panneau solaire,

des données relatives à une quantité d’énergie électrique stockée dans l’accumulateur d’énergie électrique (10) sur un intervalle de temps prédéfini.

Des données relatives à l’achat et à la revente d’énergie électrique sur le réseau électrique.
Armoire électrique (100) selon la revendication 3, dans laquelle l’ensemble d’équipements électriques internes (120) comprend au moins un capteur de température (11) et au moins un organe de refroidissement (12), ledit capteur de température étant configuré pour transmettre des signaux comprenant des mesures de températures au calculateur (101) à intervalles de temps prédéfinis, ledit calculateur (101) étant configuré pour :
comparer au moins une valeur de température issue d’un signal transmis par le capteur de température avec une valeur seuil prédéfinie ;

générer et émettre une commande d’actionnement de l’organe de refroidissement (12) lorsque la valeur de température dépasse la valeur seuil prédéfinie.
Armoire électrique selon l’une quelconque des revendications 3 à 4, comprenant une interface de communication (102) apte à :
émettre des premiers messages de données (MES₁) via une liaison filaire ou sans fil vers au moins un équipement distant (E₁),

recevoir un deuxième message de données (MES₂) émis par l’équipement distant (E₁).
Armoire électrique selon la revendication 5, dans laquelle le deuxième message de données (MES₂) comprend un signal d’actionnement du premier interrupteur (A₁), du deuxième interrupteur (A₂) et/ou du troisième interrupteur (A₃), l’interface de communication (102) étant configurée pour, lorsqu’elle reçoit le deuxième message de données (MES₂) :
décoder ledit deuxième message de donnée (MES₂) pour extraire le signal de commande ;

transmettre le signal de commande au calculateur ;
et dans laquelle le calculateur est configuré pour :
actionner le premier interrupteur (A₁), le deuxième interrupteur (A₂) et/ou le troisième interrupteur (A3)en fonction du signal d’actionnement.
Armoire électrique selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, dans laquelle les premiers messages de données (MES₁) comprennent :
des données de consommation électrique des équipements externes (200) et/ou,

des données relatives à un état de fonctionnement des équipements électriques internes (120) ou des équipements externes (200).
Armoire électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
deux parois latérales (150,160) comprenant chacune une face interne ;

un premier support mécanique (110) comprenant deux rails (151,161), chaque rail étant fixé à la face interne desdites parois latérales (150, 160), chaque rail supportant une portion de l’accumulateur d’énergie électrique (10) et les deux rails (151,161) étant positionnés en regard l’un de l’autre.
Armoire électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une paroi de fond (170) comprenant un deuxième support mécanique (120) comprenant une pluralité de premiers points de fixation (121) coopérant mécaniquement avec les équipements électriques internes (120).
Armoire électrique selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, comprenant une interface utilisateur (103) connectée au calculateur (101), ladite interface utilisateur (103) comprenant un écran et le calculateur (101) étant configuré pour générer au moins une commande pour afficher sur l’écran :
des données de consommations de l’accumulateur d’énergie électrique (10),

des données d’une production d’énergie à partir d’au moins un panneau solaire,

des données issues de mesures de températures provenant du capteur de température,

un menu de paramétrage de l’armoire électrique (100).