FR2989522A1

FR2989522A1 - Batterie autonome pour vehicule hybride ou electrique

Info

Publication number: FR2989522A1
Application number: FR1201090A
Authority: FR
Inventors: Pierre Sabatier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-18
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: FR2989522B1

Abstract

La présente invention concerne un système (10) de batterie pour véhicule (50, 60) hybride ou électrique formé par au moins une batterie et comportant des moyens de déplacement (11) et des moyens d'orientation (141, 143) lui permettant de se déplacer de façon autonome. Les moyens de déplacement sont formés par des roues et les moyens de d'orientation sont formés par au moins une caméra. Le système de batterie comporte également des moyens des moyens d'installation et désinstallation (15, 16) dans un logement du véhicule. La présente invention concerne également un véhicule adapté (511, 513, 14, 13) pour être utilisé avec le système de batterie selon l'invention.

Description

BATTERIE AUTONOME POUR VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE La présente invention concerne le domaine des batteries pour véhicules hybrides ou électriques, et plus particulièrement des batteries autonomes pour véhicules hybrides ou électriques, associées à des bâtiments positifs. On entend par bâtiments positifs des bâtiments qui produisent plus d'énergie qu'ils n'en consomment. Par exemple, une maison avec un toit solaire ou une éolienne produit de l'énergie. Une partie de cette énergie est utilisée pour une utilisation domestique et une autre partie de cette énergie, celle qui n'est pas consommée, est stockée. Les véhicules hydrides ou électriques utilisent de l'énergie qui est 15 stockée dans des batteries. Habituellement les batteries de ses véhicules sont rechargées dans des stations de rechargement spécifiques durant la journée et/ou au domicile de l'utilisateur durant la nuit. Le rechargement étant réalisé en connectant directement la voiture au dispositif de rechargement Ainsi, le propriétaire d'un bâtiment positif et d'un véhicule hybride ou 20 électrique se retrouve dans la situation où d'un coté son domicile est en surplus de production d'énergie et où d'un autre coté son véhicule, lui, a besoin d'énergie. De plus, la taille des batteries actuelles n'est pas toujours adaptée à l'utilisation du consommateur. Si bien que les véhicules embarquent des 25 capacités supérieures à leur vraie utilisation. Le cout principal d'un véhicule électrique étant conditionné à la capacité des batteries, le fait d'avoir des batteries aux capacités non adaptées devient un inconvénient. Il est déjà connu par certains brevets des véhicules dont les batteries peuvent s'enlever pour être rechargées. Pendant qu'une batterie est en 30 charge, le véhicule en utilise une autre. L'échange de ces batteries peut se faire de différentes façons. Par exemple la demande de brevet WO 2010033883 décrit un système de porte coulissante sous le véhicule associée à des rails pour décharger et recharger la batterie dans le véhicule. Ces batteries sont échangées dans des stations spécifiques. Ces systèmes de changement de batterie sont de dimension et de complexité importante (sans compter le cout de l'installation). La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant une batterie pour véhicule hybride ou électrique, ainsi que le véhicule adapté pour la recevoir, de taille adaptée à la consommation du véhicule, pouvant se déplacer par ses propres moyens et pouvant se recharger soit sur un système de rechargement public soit au domicile de l'utilisateur. La présente invention a également pour objet le procédé de mise en place de la batterie selon l'invention dans un véhicule. Pour cela la présente invention propose un système de batterie pour 15 véhicule hybride ou électrique formé par au moins une batterie comportant des moyens de déplacement et des moyens d'orientation (141) lui permettant de se déplacer de façon autonome. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de déplacement sont formés par des roues directionnelles. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de d'orientation sont formés par au moins une caméra. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de batterie comporte des moyens des moyens d'installation et désinstallation dans un logement du véhicule. 25 Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de batterie comporte des moyens de détermination de l'inclinaison du système de batterie. L'invention concerne également un véhicule hybride ou électrique caractérisé en ce qu'il comporte au moins un logement adapté pour recevoir 30 un système de batterie selon l'invention.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le véhicule comporte des moyens de guidages et des moyens de positionnement du système de batterie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le véhicule comporte des 5 moyens de mesure d'inclinaison du véhicule collaborant avec les moyens de mesures d'inclinaison du système de batterie par système de communication radio. L'invention concerne également un procédé de mise en place d'un système de batterie selon l'invention comportant une étape de déplacement 10 du système de batterie et une étape de mise en place du système de batterie dans un logement de véhicule selon l'invention. L'invention concerne également une place de stationnement permettant de détecter et positionner un véhicule afin de préguider le système de batteries vers le véhicule ou du véhicule vers les logements de la 15 place de stationnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci- après, en se référant aux figures annexées et données à titre d'exemple: 20 - la figure *I est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention et décrit un système de batteries à l'étape d'échange. - la figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention et décrit un système de batterie installé dans le 25 véhicule. - la figure 3 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, et décrit un système de batterie à l'étape de positionnement sous le véhicule. - la figure 4 est une représentation schématique d'un deuxième mode 30 de réalisation de l'invention, et décrit un système de batterie installé dans le véhicule, - la figure 5 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'un système et véhicule selon l'invention sur une place de stationnement selon l'invention.

La présente invention concerne un système de batteries interchangeables qui se charge au domicile positif de l'utilisateur, de façon indépendante du véhicule. On considère dans ce cas la maison comme une station service pour le véhicule avec des batteries se chargeant avec l'électricité produite de façon locale et privée.

Les systèmes de batterie selon l'invention sont constitués par une ou plusieurs batteries. Les batteries constituant le système sont à la base des batteries classiques, telles que celle utilisées actuellement Ces batteries sont toutefois adaptées en capacité et comporte des moyens pour se déplacer de façon autonome.

En termes de capacité, les batteries sont adaptées à la consommation de l'utilisateur. C'est-à-dire que l'utilisateur peut choisir entre plusieurs capacités de batterie en fonction de la puissance dont le véhicule a besoin pour effectuer les trajets choisis par l'utilisateur. Il est ainsi possible d'utiliser plusieurs batteries de capacité inferieur ou une seule batterie de capacité supérieure. Par exemple, la capacité de la batterie est de l'ordre de 7kWh. Cette capacité est nécessaire et suffisante pour satisfaire au besoin de demande d'énergie d'une maison tout en constituant la batterie de base interchangeable du véhicule. Cette capacité permet de couvrir une demi heure ou 50 km de roulage pour un véhicule citadin, avec 2 batteries on couvre une heure ou 100 km . Ces dispositifs sont de dimensions suffisamment petites pour pouvoir être disposés dans une maison (par exemple sur une place de stationnement) sans modifier celle-ci de façon notable. Les systèmes de batterie selon l'invention, sont des systèmes 30 autonomes, indépendants. C'est-à-dire qu'ils peuvent se déplacer seuls et s'orienter de façon à pouvoir s'extraire du véhicule pour aller se charger sur une bornes de rechargement et ensuite revenir se placer dans la voiture lorsque le chargement est terminé ou lorsque l'utilisateur le décide. Ces systèmes sont ainsi pratiques et faciles d'utilisation. Ils demandent peut d'investissement.

Pour cela les systèmes de batteries selon l'invention comprennent des moyens de déplacement et des moyens d'orientation. Selon un mode de réalisation de l'invention, illustré sur les figures 1, 2 et 3, les moyens de déplacement sont constitués par des moyens de roulement, et par exemple des roues 11 directionnelles dont la taille est adaptée à celle du système 10 de batterie. La batterie comporte dans ce cas des moyens de fonctionnement des roues 11. Ces moyens de fonctionnement des roues utilisent l'énergie propre à la batterie pour faire fonctionner les roues. Le système 10 de batterie peut être guidé dans le véhicule entre les roues 60 par l'intermédiaire de rails 20 de chargement solidaires du véhicule. Ces rails 20 sont abaissés lors du chargement / déchargement des batteries. Ces rails 20 peuvent être munis de crantage afin que les roues du système 10 de batterie puissent s'y engrener pour éviter des phénomènes de patinages.

L'ensemble des rails peut être relevé par un dispositif compris dans le véhicule. Par exemple, un treuil 21 pilotant l'ensemble des rails. Avec les rails 20 il est possible d'utiliser plusieurs systèmes comprenant plusieurs batteries. Dans ce cas, les systèmes de batteries multiples peuvent être insérés sur des rails de guidage parallèles dans le véhicule. Les systèmes de batteries peuvent également être disposés en série comme illustré sur la figure 1. Dans cette configuration, plusieurs systèmes de batteries sont associés au sein du même rail, pour permettre de constituer une plus grande capacité.

Dans ce cas, les systèmes de batteries comportent un ensemble de connectiques 12 du type prises de courant à l'avant pour se connecter (dans le cas de la première batterie) sur la connectique de la voiture. Les systèmes de batteries venant s'insérer ensuite en série sur le même rail se connectant à la batterie juste devant eux. Des blocs de mousse peuvent être disposés à l'avant et à l'arrière de 5 chaque système pour diminuer les bruits mécaniques entre les systèmes. Des blocs de mousses 13, 30 peuvent également être disposés au dessus des systèmes 10 de batterie permettant ainsi de mettre les systèmes 10 en légère pression de façon à ce que ceux-ci ne soient pas des sources de bruits mécaniques. 10 Le système de batterie selon l'invention comporte des moyens d'installation et désinstallation dans le véhicule. Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 3A et 3B, les moyens d'installation et désinstallation sont formés par des systèmes de levages 15. Par exemple de type vérins ou de type trapèzes 15 déformables afin de se positionner librement dans le véhicule. Selon une autre mode de réalisation, les moyens d'installation et de désinstallation sont formés par des bras articulés de manière à s'endiguer dans le logement de la batterie. Une fois cette opération réalisée le système de batterie est ensuite remontée dans le logement. 20 Le système 10 de batterie, comme, peut comporter au moins une caméra 141, illustré sur la figure 3, permettant d'observer une mire 151 qui est positionnée dans un logement du véhicule ou à proximité du logement afin d'avoir un positionnement mécanique précis. Au moins une autre caméra 143 est située à une autre extrémité du système de batterie visant au moins 25 une autre mire 153 éventuellement différente en couleur ou en forme. Les cameras et les mires permettent au système de batterie de déterminer sons sens de circulation, c'est-à-dire dans un sens ou dans l'autre. Le système 10 de batterie comporte des moyens de détermination de l'inclinaison du système de batterie. Ces moyens fonctionnent en mesurant 30 l'accélération terrestre du système de batterie.

Ces moyens de détermination de l'inclinaison du système de batterie sont associés à des moyens d'inclinaison du corps du système de batterie selon deux axes permettant de rattraper des inégalités d'inclinaison afin de présenter le système de batterie, disposée sur le sol 61, parfaitement parallèle au châssis 50 du véhicule. Selon un mode de réalisation, le système de batterie comporte des moyens de verrouillage 16, avec par exemple un ressort permettant aux bras de se rabattre, permettant de maintenir le système de batterie en position haute dans son logement. Par exemple, le système de batterie peut de type harpon avec rétractation commandée. La connectique du système de batterie est connectée à celle du véhicule pour la transmission de la puissance électrique. Une connectique est également prévue entre la base robotique roulante et la batterie qui est dotée de capteurs (inclinaison, caméra de positionnement en hauteur et en position sous le véhicule). Le système de batterie comporte des moyens de communication de type radio. Ces moyens permettent d'établir une communication radio entre le véhicule et le système de batterie, en particulier pour connaitre la charge des batteries en fonction de la distance que le véhicule a à parcourir, la somme des capacités doit être suffisante pour assurer le parcours à accomplir. Dans tous les modes de réalisation présentés, le système de roulage est solidaire du corps de la batterie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le roulage du système de batterie est robotisé et sert uniquement pendant la phase de montage-démontage du système de batterie et ce dernier est pourvu d'une partie des capteurs. En particulier des capteurs optiques fin et les capteurs d'inclinaison. Le reste du système de batterie est un charriot robotisé faisant le travail de transport.

Une connectique est également prévue entre la base robotique roulante et la batterie qui est dotée de capteurs (inclinaison, caméra de positionnement en hauteur et en position sous le véhicule). L'invention concerne également un véhicule adapté pour recevoir un 5 système de batteries selon l'invention. Le véhicule comporte au moins un emplacement ou logement adapté pour recevoir un système de batteries. Ce logement 17, illustré sur la figure 4, est formé sous le véhicule. Selon un mode de réalisation de l'invention, le véhicule peut comporter plusieurs logements ou emplacements. Par exemple, ces 10 emplacements ou logements peuvent être disposés de façon à répartir les charges entre les essieux avant et les essieux arrière. Ces logements comportent des moyens 512 de guidages du système de batterie selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de guidages 15 512 sont des signaux de guidages émis par le véhicule. Par exemple, les signaux sont du type infrarouge suivant 2 fréquences lumineuses (comme par exemple des signaux de guidage vert et rouge). Le véhicule peut comporter plusieurs moyens de guidage de type émetteur ultrason 19, hors des logements, formant un axe de guidage. Le 20 véhicule peut ainsi comporter plusieurs axes de guidage et par exemple deux axes de guidage. Le véhicule peut également comporter une ou plusieurs mires 18 fonctionnant en association avec une caméra disposée sur le système de batterie. Chaque mire ayant une couleur ou une forme différente permettant 25 au système de batterie de définir dans quel sens il avance. Le véhicule comporte également des moyens de mesure d'inclinaison du véhicule associés aux moyens des mesures d'inclinaison du système de batterie. Les moyens de mesures d'inclinaison du véhicule permettent de donner l'inclinaison exacte du logement de batterie. 30 Le véhicule peut également comporter des moyens de positionnement en hauteur formés par exemple par plusieurs caméras et des mires latérales 2 9895 2 2 9 dans le logement. Ces moyens de positionnement permettent de réaliser le positionnement en en hauteur du système de batterie, permettant ainsi d'ajuster plus finement le positionnement du système de batterie par rapport au châssis du véhicule.

Le véhicule comporte des moyens de communication avec le système de batterie. Ces moyens de communication peuvent être de type radio et permettent de connaitre la charge des batteries en fonction de la distance que le véhicule a à parcourir, la somme des capacités devant être suffisante pour assurer le parcours à accomplir.

Le système de batterie selon l'invention fonctionne de la façon suivante. Le système de batterie se positionne par rapport au véhicule par des moyens de déplacement et d'orientation. Des signaux de guidage de type positionnement sont émis par le 15 véhicule alors en attente de remplacement de batterie. Le système de batterie est donc dirigée dans l'axe des logements de batteries de façon a être exactement dans l'axe des signaux lumineux émis par le véhicule. Plusieurs axes de guidages différents permettent de positionner précisément le système de batterie par rapport à son logement. 20 On peut guider de façon individuelle le système de batterie en allumant sur le véhicule les signaux de guidage vers le logement vide. De la même façon les systèmes de batterie extraits du véhicule sont guidés par des signaux pour retrouver les logements de stockage. Une caméra permet également d'observer une mire qui est positionné 25 dans le logement du véhicule ou à proximité afin d'avoir un positionnement mécanique précis. Une autre caméra située à une autre extrémité du système de batterie vise une autre mire éventuellement différente en couleur comme en forme par exemple pour reconnaître de sens après avoir défini un axe. Le positionnement se fait ainsi de manière très précise. 30 Une communication radio sera établie entre le véhicule et le système de batterie en particulier pour connaitre la charge des batteries en fonction de la distance que le véhicule aura à parcourir, la somme des capacités doit être suffisante pour assurer le parcours à accomplir. Des indications d'inclinaison sont transmises entre le véhicule et le système de batterie, de telle sorte que les deux inclinaisons dans les deux axes du véhicule soit égales, pour palier une inégalité provenant d'une inclinaison soit du véhicule par rapport au sot soit du sot lui-même ou des deux. Des moyens d'inclinaison du corps du système de batterie dans les deux axes permettent de rattraper les différentes inclinaisons afin de présenter le système de batterie parfaitement parallèle au châssis de la voiture. Le système de batterie est alors entraîné verticalement suivant un axe ainsi défini. Au fur et à mesure de la montée deux caméras permettent de détecter des petits mouvements permettant de guider le système de batterie par rapport aux mires fixes dans les véhicules. Des moyens de verrouillage permettent de maintenir en position haute dans son logement le système de batterie, par exemple de type harpons avec rétractation commandée. La connectique du système de batterie est connectée à celle du véhicule pour la transmission de la puissance électrique.

Des positionnements en hauteur sont réalisés de part et d'autre du système de batterie par exemple par plusieurs caméras et des mires latérales dans le logement, permettant aussi d'ajuster plus finement le positionnement de la batterie par rapport au châssis du véhicule. Une fois la batterie en place dans son logement les moyens de 25 déplacement sont remontés. Une connectique est prévue entre la base robotique roulante et le système de batterie qui est doté de capteurs (inclinaison, caméra de positionnement en hauteur et en position sous le véhicule). Dans tous les cas le positionnement des systèmes de batterie a des 30 endroits divers du véhicule permet de brancher le système de batterie via une connectivité spécifique et donc de ne pas dépendre d'une suite de contacts. De la même façon le système de charge du système de batterie peut être envisagé de la même manière que le montage dans le véhicule.

Des systèmes de batterie peuvent être remontées à un étage équivalent à la hauteur du véhicule (puisque les systèmes de batterie pouvoir se déplacer librement sous le véhicule). Il est possible qu'une série de systèmes de batterie soient à l'étage et d'autres soient au niveau du sol afin d'assurer un stockage minimal des 10 systèmes de batterie sur une place de stationnement. Chaque système de batterie doit choisir une place de libre quitte à déplacer le système de batterie au niveau du sol pour se recharger. Par liaison radio les systèmes de batterie sont avertis des positions libres. Une autre possibilité est que les systèmes de batterie sachent à tout 15 moment où elles sont et dans quelles orientations elles sont (et les unes par rapport aux autres grâce à un système centralisé). En effet ayant quitté le logement des systèmes de batterie donc à une position bien précise le système de batterie peut en déduire sa position a tout moment. Les systèmes de batterie peuvent ainsi quitter leur logement simultanément (à 20 moins que celles-ci soient en hauteur). Un positionnement précis du véhicule peut être également réalisé par rapport à la place de stationnement, par exemple par triangulation d'au moins deux repères lumineux ou ultrasonore. La position du véhicule étant déterminé, les systèmes de batterie 25 peuvent aller vers le véhicule jusqu'à chercher les mires précises avec des moyens optiques. Les systèmes de batterie peuvent quitter le véhicule et se positionner devant les logements de chargement. Le véhicule peut également être associé à des moyens de captage du son 40 disposé sur la place de stationnement et fonctionnant avec un 30 contrôleur centralisé 41. Cet ensemble permet de gérer également le déplacement des batteries par rapport au véhicule.

2 989 5 2 2 12 Le système de contrôle centralisé 41 central, représenté sur la figure 4, intégré au système de charge et donc de la place de stationnement permet de régir les mouvements des divers systèmes de batterie pour optimiser les temps de remplacement de ces derniers. On peut donc gérer 5 les déplacements des systèmes de batterie rapidement en les parallélisant. La place de stationnement permet également de détecter et positionner un véhicule afin de préguider les batteries vers le véhicule, ou du véhicule vers les logements 42 de la place de stationnement. Les informations de positionnement du véhicule peuvent être détectée 10 par un premier système de batterie quittant le logement pour aller scanner les mires optiques précises après avoir été guidée par des guidages optiques comme expliqué ci-dessus. Une fois la position parfaitement déterminé du véhicule (en supposant que ce dernier ne bouge pas par rapport à la place de stationnement), on 15 peut commander tous les systèmes de batterie nécessaires en même temps comme indiqué ci-dessus. Cela n'empêche pas évidemment le véhicule d'avoir une connexion de recharge pour des bornes de recharge standards telles que l'on en trouver sur des places de stationnement par exemple.

20 Les systèmes de batterie peuvent ainsi se recharger en utilisant l'énergie du domicile de l'utilisateur. Pendant qu'un système de batterie se charge avec l'électricité produite domestiquement, une batterie est utilisée dans le véhicule. Il doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention 25 ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Système (10) de batterie pour véhicule hybride ou électrique formé par au moins une batterie caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11) de déplacement et des moyens d'orientation (141) lui permettant de se déplacer de façon autonome.
2. Système (10) de batterie selon la revendication 1 dans lequel les moyens de déplacement (11) sont formés par des roues directionnelles.
3. Système de batterie selon une des revendications 1 ou 2 dans lequel les moyens de d'orientation (141) sont formés par au moins une caméra.
4. Système de batterie selon une des revendications 1 à 3 comportant des moyens des moyens d'installation (15) et désinstallation 15 dans un logement (17) du véhicule.
5. Système de batterie selon une des revendications 1 à 4 comportant des moyens de détermination de l'inclinaison du système de batterie.
6. Véhicule hybride ou électrique caractérisé en ce qu'il comporte 20 au moins un logement (17) adapté pour recevoir un système (10) de batterie selon une des revendications 1 à 5.
7. Véhicule selon la revendication 6 comportant des moyens de guidages et des moyens de positionnement du système de batterie.
8. Véhicule selon une des revendications 6 ou 7 comportant des 25 moyens de mesure d'inclinaison du véhicule collaborant avec les moyens de mesures d'inclinaison du système de batterie par système de communication radio.
9. Procédé de mise en place d'un système (10) de batterie selon une des revendication 1 à 4 comportant une étape de déplacement du 30 système de batterie et une étape de mise en place du système de batterie dans un logement (17) de véhicule selon une des revendications 7 à 8.
10. Place de stationnement permettant de détecter et positionner un véhicule afin de préguider le système de (10) batteries vers le véhicule ou du véhicule vers les logements de la place de stationnement.5