FR2945988A1 - Systeme de gestion de batteries de vehicule electrique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système de gestion de batteries de véhicule automobile, comprenant au moins un véhicule (10) comprenant une batterie principale (14) reliée à au moins un élément électrique (12) du véhicule et au moins un logement (18) comprenant des moyens de connexion (20) à l'élément électrique. Le système comprend en outre au moins une station comportant des moyens de stockage d'une pluralité de batteries d'appoints (22), chaque batterie d'appoint étant apte à être mise en place dans le logement du véhicule de façon à être connectée à l'élément.

Description

-1- La présente invention concerne la gestion de batteries dans un véhicule électrique. Chaque véhicule électrique comprend en effet une batterie permettant d'alimenter le moteur électrique en énergie. De telles batteries contiennent une quantité d'énergie déterminée permettant d'alimenter le moteur pour un certain nombre de kilomètres et doivent être à nouveau alimentée à l'aide d'une source électrique extérieure une fois cette quantité d'énergie utilisée. Pour permettre aux véhicules électriques de parcourir un trajet important sans avoir besoin d'alimenter leurs batteries en énergie électrique, la tendance actuelle est d'augmenter la capacité des batteries mises en place dans les véhicules. De telles batteries sont toutefois lourdes et coûteuses et nécessitent un temps de connexion à la source d'énergie extérieure plus long, durant lequel le véhicule ne peut circuler. Leur utilisation n'est alors pas optimale pour l'utilisateur, surtout lorsque celui-ci n'utilise pas la totalité de l'autonomie de sa batterie entre deux connexions à une source d'énergie. Ceci est par exemple le cas lorsque la batterie a une autonomie de 100 km et que l'utilisateur parcourt uniquement 20 km quotidiennement, sachant que la batterie peut être rechargée durant la nuit. On connaît dans l'état de la technique un système pour faciliter l'utilisation du véhicule électrique sur de longs trajets. Ce système est décrit dans le document GB 2 353 151. Il consiste à munir le véhicule d'une ou plusieurs batteries amovibles et de créer des stations de stockage de batteries dans lesquelles l'automobiliste peut s'arrêter pour échanger sa batterie vide ou quasiment vide contre une batterie pleine. Un tel système permet de faciliter l'utilisation du véhicule sur de longs trajets mais nécessite tout de même de nombreux arrêts lorsque la capacité des batteries est peu élevée. Lorsque la capacité des batteries est élevée, les coûts d'achat du véhicule restent importants et la gestion de l'autonomie de la batterie n'est pas optimisée. L'invention permet de remédier aux inconvénients précités en fournissant un système permettant d'optimiser l'utilisation du véhicule tout en diminuant les coûts pour l'utilisateur du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un système de gestion de batteries de véhicule automobile, comprenant au moins un véhicule comprenant une batterie principale reliée électriquement à au moins un élément électrique du véhicule, notamment un moteur électrique, et au moins un emplacement présentant des moyens de connexion électrique à l'élément. Le système comprend en outre au moins une station comportant des moyens de stockage d'une pluralité de batteries d'appoints, chaque batterie d'appoint étant apte à être mise en place dans l'emplacement du véhicule de façon à être connectée électriquement à l'élément. 2945988 -2- Ainsi, on peut concevoir le véhicule pour que celui-ci comprenne une batterie principale de capacité moyenne, de façon à permettre à l'utilisateur d'effectuer ses trajets quotidiens, généralement en milieu citadin. Celui-ci peut également munir son véhicule occasionnellement, lorsqu'il a besoin d'effectuer des trajets de longueur plus importante, 5 d'une batterie ou d'une pluralité de batteries supplémentaire. Des batteries d'appoint sont à cet effet mise à sa disposition dans une ou plusieurs stations dans lesquelles elles sont chargées avant d'être fournies à l'utilisateur. De ce fait, lors d'un long trajet, l'utilisateur peut ne pas avoir besoin de recharger les batteries de son véhicule automobile à l'aide d'une source extérieure. Toutefois, le 10 véhicule peut être configuré pour être peu onéreux puisqu'il peut ne contenir qu'une batterie de petite ou moyenne capacité, une batterie de grosse capacité étant alors mise à disposition de l'utilisateur par l'ajout des capacités de la batterie principale et celle de la ou des batteries d'appoint, uniquement lorsque celui-ci le décide. La gestion de l'autonomie du véhicule est de ce fait optimisée, la capacité totale de 15 la batterie qu'il contient étant adaptée en fonction de ses besoins. Ainsi, les coûts d'utilisation du véhicule électrique pour l'utilisateur sont diminués à l'achat et par la suite puisqu'il ne paie la batterie d'appoint que quand il utilise celle-ci. La batterie peut être par exemple fixée à demeure sur le véhicule. Par fixée à demeure sur le véhicule , on entend que la batterie est mise en place 20 sur le véhicule de telle façon que son accessibilité et sa démontabilité sont réduites. On peut tout de même changer une telle batterie lorsqu'elle est hors d'usage, comme sur tout véhicule automobile classique, à l'aide d'outils spécifiques, ce qui demande un temps de réparation relativement important. Le système peut également comprendre l'une ou l'autre des caractéristiques de la 25 liste suivante : - la batterie principale présente une capacité déterminée, comprise de préférence entre 4 et 20 kWh (permettant de parcourir environ de 20 à 100 km), l'ensemble des batteries d'appoint présentant une capacité supérieure à la capacité déterminée, comprise de préférence entre 20 et 160 kWh (permettant de 30 parcourir environ de 100 à 800 km). Ces batteries d'appoint sont en effet prévues pour des trajets de longueur supérieure aux trajets habituels, chaque batterie d'appoint peut former une unité de batterie de capacité fixe, comprise par exemple entre 1 et 20 kWh, l'utilisateur mettant en place dans le véhicule autant d'unités de batteries que nécessaire, 35 - le système comprend au moins une première batterie d'appoint présentant une première capacité et une deuxième batterie d'appoint présentant une deuxième 2945988 -3- capacité distincte de la première capacité. De cette façon, l'utilisateur peut choisir sa batterie d'appoint en fonction de la longueur du trajet qu'il compte effectuer, - le véhicule comprend une pluralité d'emplacements, chacun des emplacements 5 étant apte à recevoir une batterie d'appoint. Dans ce cas, l'utilisateur peut mettre en place un nombre donné d'unités de batteries dans le véhicule en fonction du trajet qu'il souhaite effectuer en remplissant les différents emplacements. Cela permet de fabriquer des unités de batteries semblables et pouvant être mises en place dans le véhicule de façon modulable, la gestion de 10 batteries d'appoint de même capacité étant facilitée au niveau de la station. On notera que les emplacements des batteries peuvent être tous situés dans un même logement du véhicule, par exemple dans le logement contenant également la batterie principale du véhicule. Chaque emplacement peut également être situé dans un logement distinct du véhicule, ce qui permet de 15 gérer au mieux la répartition de la charge du véhicule, que les emplacements prévus à cet effet contienne ou pas une batterie d'appoint, - la batterie principale est composée d'une pluralité de modules, par exemple semblables aux unités de batteries précitées, - le véhicule comprend des moyens d'alimentation en énergie électrique de la 20 batterie principale, comprenant de préférence des moyens de connexion électrique à une source électrique extérieure. De cette façon, la batterie principale peut être rechargée en énergie électrique de façon totalement indépendante des batteries d'appoint et l'utilisateur peut utiliser son véhicule au quotidien sans munir celui-ci de batteries d'appoint et donc sans forcément 25 devoir s'arrêter à une station, - le véhicule comprend des moyens d'alimentation électrique de la batterie d'appoint lorsqu'elle se trouve dans le véhicule. Cela permet si besoin d'alimenter la batterie d'appoint, une fois le véhicule au repos et ce sans avoir besoin de s'arrêter à une station pour échanger la batterie d'appoint, 30 - le véhicule comprend des moyens pour relier électriquement la batterie d'appoint à la batterie principale. De cette façon, la batterie d'appoint peut contribuer à l'alimentation de la batterie principale en énergie électrique. Cela est particulièrement utile lorsque l'utilisateur n'a pas utilisé toute l'énergie de la batterie d'appoint pour le trajet prévu. Dans ce cas, l'énergie excédentaire 35 permet de recharger la batterie principale, si celle si était déchargée, de sorte 2945988 -4- que l'utilisateur utilise un maximum de l'énergie pour laquelle il a payé, et ce quelles que soient les circonstances. L'invention a également pour objet un procédé de gestion d'un véhicule électrique comprenant une batterie principale reliée électriquement à au moins un élément 5 électrique du véhicule et un emplacement comprenant des moyens de connexion électrique à l'élément. Dans le procédé selon l'invention, on fait varier la capacité totale de l'ensemble des batteries du véhicule en insérant dans l'emplacement de celui-ci au moins une batterie d'appoint chargée en énergie électrique de sorte qu'elle soit reliée électriquement à l'élément du véhicule.
10 Le procédé peut également comprendre une étape de retrait de la batterie d'appoint du véhicule une fois celle-ci déchargée. L'emplacement peut alors être laissé vide, même durant le fonctionnement du véhicule. En effet, même dans ce cas, du fait de la batterie principale, le véhicule peut continuer à fonctionner. Il peut également comprendre une étape de parcours d'une distance 15 prédéterminée, l'étape d'insertion étant effectuée avant l'étape de parcours, la batterie d'appoint étant choisie de façon à permettre d'effectuer le parcours sans étape de rechargement d'une des batteries principale ou d'appoint. L'invention a également pour objet un véhicule électrique comprenant une batterie principale reliée électriquement à au moins un élément électrique du véhicule et au moins 20 un emplacement comprenant des moyens de connexion électrique à l'élément électrique. Un tel véhicule appartient au système selon l'invention et permet de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la figure unique représentant un 25 schéma d'un véhicule appartenant à un système selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un véhicule électrique 10, comprenant un élément électrique 12 constitué par un moteur électrique. Le moteur 12 est relié électriquement à une batterie principale 14 fixée à demeure sur le véhicule. Cette batterie 14 est de petite ou moyenne capacité, notamment entre 4 et 20 kWh (kiloWatt heure) et permet 30 généralement à l'utilisateur d'effectuer des trajets de longueur comprise entre 20 et 100 kilomètres sans avoir à recharger la batterie principale 14 (le rapport entre la capacité de la batterie et le nombre de kilomètres parcourus étant généralement de 0.2). La batterie 14 peut être alimentée en énergie électrique par l'intermédiaire de moyens 16 de connexion à une source électrique extérieure, par exemple au secteur, et 35 reliés électriquement à la batterie 14. 2945988 -5- Le véhicule 10 comprend également un logement 18 comprenant des moyens de connexion électrique 20 au réseau électrique du véhicule, reliés électriquement au moteur électrique 12 par l'intermédiaire de la batterie principale 14. Le logement 18 forme un emplacement pour pouvoir accueillir occasionnellement 5 une batterie d'appoint 22 représentée en pointillés sur la figure. Le véhicule peut toutefois fonctionner même lorsque que le logement est vide et que le véhicule ne comprend que la batterie principale. Cette batterie d'appoint 22 présente des connexions électriques destinées à être placées en vis à vis des moyens de connexion 20. Elle est de capacité plus importante 10 que la batterie principale 14. Sa capacité est notamment comprise entre 20 et 160 kWh et permet à l'utilisateur d'effectuer un trajet d'environ 100 à 800 kilomètres sans avoir à recharger la batterie d'appoint 22. Le logement 18 est facilement accessible depuis l'extérieur du véhicule, et est par exemple situé sous le véhicule, mais est camouflé par une trappe 24, pour que la batterie 15 22 soit protégée contre les agressions extérieures et pour conserver un véhicule ayant une esthétique satisfaisante. On va maintenant décrire un procédé de gestion de batteries de véhicule électrique utilisant un système selon l'invention. Lorsque l'utilisateur achète le véhicule automobile électrique 10, il dispose de la 20 batterie principale 14, suffisante pour effectuer de courts trajets quotidiens. Lorsqu'il n'utilise pas le véhicule, par exemple chaque soir, il peut recharger à cet effet la batterie principale 14. Si l'utilisateur souhaite effectuer ponctuellement un trajet plus important d'une distance prédéterminée, il se rend dans une station de stockage de batteries d'appoint 22, 25 une telle station comportant des moyens de stockage de batteries d'appoint 22 et choisit une batterie d'appoint 22 lui permettant de couvrir la distance prédéterminée. L'utilisateur peut en effet avoir à sa disposition plusieurs types de batteries d'appoint, présentant chacune une capacité distincte. Il peut alors louer cette batterie pour une durée déterminée. On lui fournit alors la 30 batterie d'appoint 22 de la capacité qu'il a choisie, par exemple contre une caution et un forfait de location, complètement chargée en énergie électrique. L'utilisateur insère alors dans le logement 18 de façon à établir une connexion entre la batterie d'appoint 22 et le moteur 12. Il peut de ce fait parcourir le trajet de distance prédéterminée à l'aide de l'énergie de la batterie d'appoint sans recharger ni celle-ci ni la 35 batterie principale. S'il n'a pas tout à fait utilisé l'énergie de la batterie d'appoint 22, et que la batterie 14 n'est pas complètement chargée, cette dernière étant reliée à la batterie 2945988 -6- d'appoint 22, la batterie d'appoint peut alimenter la batterie principale en énergie si possible jusqu'à ce qu'elle ait atteint son niveau maximal d'énergie. Lorsque l'utilisateur arrive à destination, il peut se rendre à une autre station et rendre la batterie d'appoint 22 déchargée ou quasiment déchargée puisqu'il n'a plus 5 besoin de celle-ci. Il peut également échanger celle-ci contre une batterie d'appoint 22 chargée en énergie électrique qu'il insérera à nouveau dans le logement, par exemple pour parcourir le trajet retour. Les batteries d'appoint 22 sont rechargées au niveau de chaque station, lorsqu'elles ne sont pas placées sur le véhicule, alors que la batterie 14 ne peut être rechargée 10 autrement que sur le véhicule. Lorsque l'utilisateur a rendu les batteries d'appoint et que le logement 18 est vide, il peut continuer à circuler grâce à la batterie principale 14. Ainsi, le système et le procédé selon l'invention sont très avantageux car l'utilisateur, bien qu'étant totalement indépendant des stations de stockage puisqu'il est apte à 15 alimenter sa batterie principale 14 en énergie électrique lui-même, peut s'appuyer sur un service de location de batteries d'appoint lui permettant d'effectuer des trajets plus longs que la normale sans perdre de temps. De ce fait, le système est économiquement très avantageux puisque l'utilisateur paie la batterie de grande capacité uniquement quand il en a besoin, l'achat du véhicule étant beaucoup moins onéreux car celui-ci ne dispose 20 pas d'une batterie de grande capacité. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit. Concernant la batterie principale, elle n'est pas forcément fixée à demeure sur le véhicule. Pour garantir la mobilité du véhicule il existe toujours au moins une batterie 25 présente dans le véhicule. Mais il est possible de considérer que, par rotation, la batterie restante parmi celles qui ont été momentanément installées, considérée comme la batterie principale pour les besoins de l'invention, ne soit pas toujours la même. En outre, les capacités des batteries ne sont pas limitées aux capacités mentionnées ci-dessus.
30 La batterie principale 14 peut également ne pas être composée d'un seul module comprendre une pluralité de modules de batteries. En outre, le véhicule peut éventuellement comprendre des moyens pour alimenter en énergie électrique la batterie d'appoint 22 lorsqu'elle se trouve placée sur le véhicule, ce qui permet à l'utilisateur d'éviter des aller/retour à la station de stockage s'il a le temps 35 de recharger la batterie d'appoint 22 par ses propres moyens. 2945988 -7- De plus, on pourrait envisager que le véhicule comprenne plusieurs emplacements, chacun d'entre eux étant apte à recevoir une batterie d'appoint, chaque batterie d'appoint étant alors une unité de batterie, l'utilisateur remplissant autant d'emplacements que nécessaires pour parvenir à effectuer le trajet prévu sans alimenter les batteries en 5 énergie électrique. De telles batteries d'appoint n'ont pas forcément une capacité plus importante que celle de la batterie principale. Dans ce cas, c'est en effet la somme de leurs capacités qui importe. Un tel système peut permettre une gestion plus simple des batteries au niveau de la station de stockage. En outre, lorsque les emplacements ne sont pas côte à côte dans le 10 véhicule, cela permet aussi de répartir le poids des batteries d'appoint dans le véhicule. De tels emplacements peuvent être situés dans un même logement du véhicule ou dans plusieurs logements distincts. Ils peuvent également être situés dans le même logement que celui dans lequel se trouve la batterie principale. On notera également que les moyens de connexion électrique de la batterie 15 d'appoint 22 à la batterie principale 14 sur le véhicule sont optionnels et que la batterie d'appoint 22 peut par exemple être reliée électriquement directement au moteur 12.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système de gestion de batteries de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un véhicule (10) comprenant une batterie principale (14) reliée électriquement à au moins un élément électrique (12) du véhicule et au moins un emplacement (18) comprenant des moyens de connexion électrique (20) à l'élément, le système comprenant en outre au moins une station comportant des moyens de stockage d'une pluralité de batteries d'appoints (22), chaque batterie d'appoint étant apte à être mise en place dans l'emplacement du véhicule de façon à être connectée électriquement à l'élément.
  2. 2. Système selon l'une quelconque des revendication précédente, dans lequel la batterie principale (14) présente une capacité déterminée, comprise de préférence entre 4 et 20 kWh, l'ensemble des batteries d'appoint (22) présentant une capacité supérieure à la capacité déterminée, comprise de préférence entre 20 et 160kWh.
  3. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une première batterie d'appoint présentant une première capacité et une deuxième batterie d'appoint présentant une deuxième capacité distincte de la première capacité.
  4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le véhicule comprend une pluralité d'emplacements prévus chacun pour la réception d'une batterie d'appoint.
  5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le véhicule comprend des moyens d'alimentation électrique (16) de la batterie principale, comprenant de préférence des moyens de connexion électrique à une source électrique externe.
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le véhicule comprend des moyens d'alimentation électrique (16) de la batterie d'appoint lorsqu'elle se trouve dans le véhicule.
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le véhicule comprend des moyens pour relier électriquement la batterie d'appoint à la batterie principale.
  8. 8. Système selon l'une quelconque d'une revendication précédente, dans lequel la batterie principale comprend une pluralité de modules de batteries.
  9. 9. Procédé de gestion d'un véhicule électrique (10), caractérisé en ce que, le véhicule comprenant une batterie principale (14) reliée électriquement à au moins un 2945988 -9- élément électrique (12) du véhicule et un emplacement (18) comprenant des moyens de connexion (20) à l'élément électrique, on fait varier la capacité totale de l'ensemble des batteries du véhicule en insérant dans l'emplacement (18) du véhicule au moins une batterie d'appoint (22) chargée en énergie électrique de sorte qu'elle soit reliée électriquement à l'élément.
  10. 10. Procédé selon la revendication précédente comprenant une étape de retrait de la batterie d'appoint de l'emplacement du véhicule une fois celle-ci vide.
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