Brevet FR2828858A1 — publié le 20030228

"Procédé pour approvisionner un véhicule électrique en énergie, dispositifs et véhicule adaptés" La présente invention concerne un procédé pour approvisionner un véhicule électrique en énergie ainsi que des dispositifs et un véhicule adaptés. Un handicape pour le développement des véhicules électriques est constitué par le stockage de l'énergie électrique, dans des accumulateurs, et l'approvisionnement de ces véhicules en cette énergie. Ces véhicules ont une autonomie faible, et le temps de charge des accumulateurs, c'est à dire le temps d'approvisionnement d'un véhicule, est particulièrement long. Ainsi, pour une autonomie de l'ordre d'une centaine de kilomètre, il faut environ huit heures pour approvisionner le véhicule en énergie électrique. Au contraire, les véhicules utilisant des moteurs à explosion ont une autonomie généralement comprise entre 500 et 1000 kilomètres et il ne faut que quelques minutes pour les approvisionner en carburant. L'immobilisation d'un véhicule électrique, le temps de son approvisionnement, interdit de faire un long trajet, c'est à dire un trajet supérieur à l'autonomie de ce véhicule. Le but de l'invention est de proposer un procédé et des dispositifs pour approvisionner un véhicule électrique en énergie dans un temps suffisamment court, de l'ordre de quelques minutes. Selon un premier aspect de l'invention, un tel procédé pour approvisionner en énergie un véhicule électrique utilisant des moyens amovibles d'accumulation pour cette énergie, est caractérisé en ce que : - on déconnecte automatiquement des premiers moyens d'accumulation déchargés, au moins partiellement, d'avec le véhicule, - on extrait lesdits premiers moyens d'accumulation, - on insère des deuxièmes moyens d'accumulation, avantageusement chargés d'au moins autant d'énergie que les premiers moyens d'accumulation, que l'on connecte automatiquement avec le véhicule. Les premiers moyens d'accumulation peuvent être mis en charge après avoir été extraits, sans pour cela que le véhicule soit immobilisé, celui-ci pouvant continuer son trajet grâce et avec les seconds moyens d'accumulations. Une fois rechargés, les premiers moyens d'accumulation peuvent être introduit dans un véhicule à approvisionner suivant. Les moyens d'accumulation peuvent être extraits et/ou insérés en les faisant glisser le long de rails. La connexion automatique peut être réalisée lorsque, au cours de l'insertion des moyens d'accumulation au moins une borne d'alimentation comprise dans des moyens d'accumulation, pénètre dans des moyens de contact électrique liés au véhicule, qui se referment sur ladite borne. La déconnexion automatique peut être réalisée lorsque, au cours de l'extraction des moyens d'accumulation, ladite borne d'alimentation échappe aux moyens de contact, par exemple sous l'effet d'efforts d'extraction exercés sur les moyens d'accumulation. Les moyens de contact peuvent être des moyens de contact par pincement, par exemple par pincement élastique. Un véhicule électrique peut ainsi être réapprovisionné en énergie dans une station proposant ce service, comme peut l'être un véhicule à essence. Selon un deuxième aspect de l'invention, celle-ci concerne aussi un dispositif pour approvisionner en énergie un véhicule électrique utilisant des moyens amovibles d'accumulation pour cette énergie. Un tel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour extraire du véhicule des premiers moyens d'accumulation et des moyens pour insérer des deuxièmes moyens d'accumulation dans le véhicule. Ces moyens d'insertion peuvent comprendre des rails pour y faire glisser les moyens d'accumulation. Ces rails peuvent être complémentaires de rails compris dans le véhicule. Le dispositif peut aussi comprendre des moyens de positionnement du véhicule relativement au dispositif. Certains parmi ces moyens de positionnement peuvent être passifs, telles des gouttières dans lesquelles des roues du véhicule viennent s'engager. Certains parmi ces moyens de positionnement peuvent être actifs, par exemple permettre le déplacement d'une partie du dispositif d'approvisionnement en fonction d'une position constatée du véhicule. Un tel dispositif peut en outre comprendre des moyens pour déconnecter et/ou des moyens pour connecter automatiquement les moyens d'accumulation avec le véhicule. Avantageusement, un tel dispositif peut comprendre des moyens pour recharger des moyens d'accumulation, par exemple des moyens d'accumulation précédemment extraits d'un ou plusieurs véhicules. Un tel dispositif peut aussi comprendre des moyens pour approvisionner un véhicule avec des moyens d'accumulation extraits d'un véhicule précédent, puis rechargés. Un tel dispositif peut constituer un poste d'approvisionnement automatique apte à être installé dans une station service. Il peut aussi être adapté pour être installé chez un particulier. Selon un troisième aspect de l'invention, celle-ci concerne un véhicule comprenant des moyens pour être approvisionné selon le procédé précédemment décrit. En particulier, ce véhicule peut être compatible avec un dispositif d'approvisionnement tel que précédemment décrit et comprendre des moyens complémentaires à ceux de ce dispositif. Ainsi, ce véhicule peut comprendre des moyens amovibles d'accumulation et des moyens d'accès, par exemple une trappe, pour permettre l'extraction et l'insertion de moyens d'accumulation. Un tel véhicule peut aussi comprendre des rails pour y faire glisser les moyens d'accumulation, qui peuvent être complémentaires de rails du dispositif d'approvisionnement. Ces rails peuvent aussi servir de support aux moyens d'accumulation. Le véhicule peut encore comprendre des moyens de contact, par exemple des moyens de contact par pincement, par exemple par pincement élastique, pour connecter le véhicule avec au moins une borne d'alimentation comprise dans les moyens d'accumulation. Ces moyens de contact peuvent en outre servir de moyens pour maintenir les moyens d'accumulation dans le véhicule. Selon un quatrième aspect de l'invention, celle-ci concerne des moyens amovibles d'accumulation, adaptés pour l'approvisionnement d'un véhicule grâce à un dispositif d'approvisionnement selon l'invention. En particulier, de tels moyens d'accumulation peuvent comprendre des moyens de préhension, par exemple pour être tenu par les moyens d'extraction et/ou les moyens d'insertion. Ils peuvent aussi comprendre des moyens pour se déplacer le long de rails du véhicule ou le long de rails du dispositif d'approvisionnement. Ils peuvent encore comprendre au moins une borne conçue pour être connectée et/ou déconnectée automatiquement, par exemple par pincement, avec moyens de contact. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés : - la figure 1 est une représentation en perspective, schématique et partielle, d'un véhicule électrique selon l'invention dans un dispositif d'approvisionnement selon l'invention ; - les figures 2 et 3 illustrent un premier mode d'approvisionnement selon l'invention ; et, - les figures 4 à 6 illustrent un deuxième mode d'approvisionnement selon l'invention. La figure 1 représente partiellement un véhicule électrique 1 comprenant un compartiment 2 pour le logement des moyens d'accumulation de l'énergie électrique utilisée pour le fonctionnement du véhicule 1, ici des premiers moyens d'accumulation 10. Le compartiment 2 est situé à l'arrière du véhicule 1. Il est représenté ouvert, c'est à dire que le hayon permettant d'accéder à l'intérieur du compartiment a été ouvert. Pour simplifier la figure, le hayon n'a pas été dessiné. Les premiers moyens d'accumulation 10 sont supportés par des rails 3, fixés au véhicule 1 à l'intérieur du compartiment 2. Les premiers moyens d'accumulation 10 comprenent des bornes d'alimentation 11, l'une constituant un pôle positif et l'autre un pôle négatif, connectées au circuit électrique du véhicule grâce à deux contacts 4, respectivement dédiés au pôle négatif et positif pour l'alimentation du véhicule en électricité. Les bornes 11 sont cylindriques, d'un diamètre identique, et s'étendent verticalement vers le haut. Les contacts sont fixés au véhicule 1 à l'intérieur du compartiment 2. Chaque contact 4 est constitué de lamelles métalliques 41 sensiblement identiques. Les lamelles sont disposées symétriquement de sorte qu'une d'une lamelle se trouve en opposition et symétriquement à l'autre lamelle. Les deux lamelles définissent entre elles un espace allongé, ouvert et évasé à deux extrémités. Cet espace comprend longitudinalement entre une première et une seconde de ses extrémités ouvertes, un premier évasement 43 qui, depuis une première ouverture 42, conduit en se rétrécissant à un premier étranglement 44, puis au-delà de ce premier étranglement, un renflement 45 sensiblement cylindrique auquel succède un deuxième étranglement 46, suivi d'un deuxième évasement 47 terminé par une deuxième ouverture 48 à la deuxième extrémité de l'espace. Les lamelles sont montées élastiquement de sorte qu'elles tendent à se rapprocher en réduisant latéralement l'espace ainsi défini, tout en conservant à la première ouverture une largeur supérieure au diamètre d'une borne. Chaque contact est disposé longitudinalement parallèlement à une direction D pour l'introduction et l'extraction de moyens d'accumulation. Ainsi, lors de l'introduction selon la direction D, de moyens d'accumulation dans le véhicule, une borne 11 pénètre dans le contact 4, qui lui est dédié, au travers de la première ouverture 42, écarte progressivement les lamelles 41 en s'enfonçant dans le premier évasement 43, jusqu'à ce que la largeur du premier étranglement 44 soit égale au diamètre de la borne. La borne franchit alors le premier étranglement 44 et pénètre dans le renflement 45. Les lamelles se rapprochent élastiquement et viennent pincer la borne. Le mouvement d'insertion des moyens d'accumulation selon la direction D est interrompu et l'insertion est alors terminée. Ces étapes successives sont simultanées pour les deux bornes 11. Les bornes 11 sont alors bloquées longitudinalement entre les étranglements 44,45 respectifs qui délimitent les renflements 45 respectifs des contacts qui leurs sont respectivement dédiés. Les bornes participent ainsi au blocage et au maintien longitudinal des moyens d'accumulation dans le véhicule. Les rails 3 du véhicule, disposés longitudinalement selon la direction D, guident les moyens d'accumulation au cours de leur déplacement selon la direction D et servent aussi au maintien latéral de ces moyens d'accumulation dans le véhicule. Lors de l'extraction des moyens d'accumulations, et selon le même principe, les bornes franchissent successivement le deuxième étranglement 46, puis le deuxième évasement 47, pour ressortir des contacts 4 au travers de la deuxième ouverture 48. Le véhicule 1, devant être approvisionné en énergie, est positionné à un poste l'approvisionnement 100. A la figure 1, le poste d'approvisionnement est partiellement représenté par une zone d'attente 101 et une zone de réception 102, chacune équipée de rails 103. Le compartiment 2 est positionné entre ces deux zones, de sorte que, selon la direction D, la zone d'attente 101 est en amont du compartiment 2 et la zone de réception 102 est en aval du compartiment. Ainsi, le dispositif 100 permet un approvisionnement latéral du véhicule. Les rails 103 des zones d'attente et de réception sont alignés avec les rails 3 du véhicule à approvisionner. Les rails 103 des zones d'attente et de réception sont disposés de sorte qu'un écart E1, E2 entre ces rails 103 et ceux 3 du véhicule 1 soit suffisamment faible pour être franchi en porte-àfaux par les moyens d'accumulation 10, 20. Les rails 103 dans la zone d'attente 101 supportent un deuxième accumulateur 20 chargé d'énergie électrique. La zone de réception est vide, c'est à dire qu'il n'y à rien sur les rails de cette zone. L'approvisionnement n'a donc pas débuté. Chacun des accumulateurs 10, 20 comprend sur une face, ainsi que sur une face opposée qui n'est pas visible, une encoche 12 pour leur préhension et leur manipulation par le dispositif 100. On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3, un mode d'approvisionnement du véhicule 1 tel que représenté à la figure 1. A la figure 2, le dispositif 100, les moyens d'accumulation 10,20 et le véhicule 1 ont des positions équivalentes à celles de la figure 1. Le dispositif 100 y est symbolisé par un trait mixte. Outre les zones d'attente 101 et de réception 102, le dispositif 100 comprend une zone de chargement 104 et une zone de stockage 105. La zone de chargement comprend des moyens pour charger en énergie électrique des moyens d'accumulation précédemment extraits de véhicules. La zone de stockage permet le stockage des moyens d'accumulation déjà chargés, soit par les moyens de chargement, soit à l'extérieur du dispositif 100, par exemple des moyens d'accumulations neufs. Lorsque le véhicule 1 s'introduit dans le dispositif 100 pour y être approvisionné (voire figure 2), les deuxièmes moyens d'accumulation 20 sont amenés selon Z depuis la zone de stockage 105, jusqu'à la zone d'attente 101. Les premiers moyens d'accumulation 10 sont automatiquement déconnectés, comme décrit plus haut, et extraits du véhicule 1 parallèlement à la direction D, grâce à des moyens d'extraction. Les premiers moyens d'accumulation sont alors amenés selon A dans la zone de réception 102. Les deuxièmes moyens d'accumulation 20, sont alors poussés selon B (voir figure 3) par des moyens d'insertion, pour être insérés à l'intérieur du compartiment 2, précédemment libéré par les premiers moyens d'accumulation 10. Le véhicule 1 est ainsi réapprovisionné et les deuxièmes moyens d'accumulation sont connectés automatiquement, comme décrit plus haut. Les premiers moyens d'accumulations peuvent être amenés selon C depuis la zone de réception 102 jusqu'à la zone de chargement 104, pour y voir leur charge électrique complétée. Une fois chargés, ils pourront être amenés selon F dans la zone de stockage pour être ensuite utilisés à l'approvisionnement un véhicule suivant. On va maintenant décrire, en référence aux figures 4 à 6 et seulement en ce qu'il diffère du premier mode d'approvisionnement, un deuxième mode d'approvisionnement. Ce deuxième mode d'approvisionnement est prévu pour un véhicule 1 conçu pour être approvisionné frontalement. Ainsi, au lieu que les moyens d'accumulation soient insérés et extraits sur les côtés du véhicule, comme précédemment décrit pour le premier mode de chargement, dit latéral, les moyens d'accumulation sont extraits selon une direction d'extraction D1 et insérés selon une direction d'insertion D2, opposée à la direction d'extraction. Selon ce deuxième mode d'approvisionnement, le dispositif d'approvisionnement comprend en outre une zone intermédiaire 106. Les premier moyens d'accumulation sont extraits du compartiment 2 pour être amenés jusqu'à la zone intermédiaire 106, selon la direction d'extraction D1, puis dans la zone de réception 102, selon A (voir figure 4). Une fois la zone intermédiaire 106 libérée par les premiers moyens d'accumulation 10, les deuxièmes moyens d'accumulations 20 sont amenés depuis la zone d'attente 101 dans la zone intermédiaire 106 avant d'être insérés dans le compartiment 2 du véhicule 1 selon la direction d'insertion D2 (voir figure 5). Comme illustré à la figure 6, les premiers moyens d'accumulation peuvent ensuite être mis en charge dans la zone de chargement 104. Des troisièmes moyens d'accumulation 50, précédemment stockés dans la zone de stockage peuvent aussi être amenés dans la zone d'attente 101, dans l'attente de l'approvisionnement d'un véhicule suivant. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, au lieu d'être frontal ou latéral, le mode d'approvisionnement peut être vertical ou emprunté tout autre chemin. Par ailleurs, au lieu de faire glisser les moyens d'accumulation sur des rails, ceux-ci peuvent par exemple être soulevés et/ou suspendus, par exemple à des moyens de grutage. Il pourra être avantageusement prévu de ne pas changer simultanément l'ensemble des moyens d'accumulation. Ainsi, on peut prévoir, parmi les moyens. d'accumulation, trois batteries d'accumulateurs. Une première batterie est prévue pour se décharger avant une seconde, c'est à dire que le véhicule peut fonctionner en utilisant la deuxième batterie, au moins le temps d'aller jusqu'à un poste d'approvisionnement comprenant un dispositif selon l'invention pour y changer la première batterie. Selon l'état de charge de la deuxième batterie, celle-ci peut ensuite être aussi changée. Une troisième batterie peut être prévue pour rester à demeure sur le véhicule, par exemple pour le fonctionnement indépendant d'équipements autres que le moteur électrique, cette troisième batterie se rechargeant autant que de besoin à partir de l'énergie de la première ou de la deuxième batterie. Un dispositif d'approvisionnement peut être entièrement automatisé. Ainsi, il peut être installé dans un poste d'approvisionnement. Il peut comporter des moyens de positionnements sensiblement identiques à ceux équipant les postes de lavage automatique pour les automobiles, ainsi qu'une borne pour le paiement et la commande du procédé. Un dispositif automatisé comprendra avantageusement des capteurs, par exemple optoélectroniques, pour déterminer la position du véhicule, plus particulièrement du compartiment, et adapter son fonctionnement à cette position. L'insertion des deuxièmes moyens d'accumulation peut se faire simultanément à l'extraction des premiers moyens d'accumulation. Pour cela les moyens d'accumulation et/ou le véhicule peuvent comprendre des moyens pour expulser les premiers moyens d'accumulation lors de l'insertion des deuxièmes. Ainsi, l'insertion des deuxièmes moyens d'accumulation peut servir à l'expulsion des premiers, les uns chassant les autres. Les moyens d'extraction et d'insertion peuvent dans ce cas être confondus. Cette possibilité est particulièrement envisageable pour un dispositif d'approvisionnement latéral tel que décrit aux figures 1 à 4. Un unique dispositif d'approvisionnement peut être prévu pour pouvoir approvisionner plusieurs types de véhicules électriques. Par exemple des véhicules à approvisionnement latéral et des véhicules à approvisionnement frontal. Un même dispositif peut aussi être prévu pour approvisionner plusieurs types de moyens d'accumulation. REVENDICATIONS 1. Procédé pour approvisionner en énergie un véhicule électrique (1) utilisant des moyens amovibles d'accumulation (10,20) pour cette énergie, caractérisé en ce que : on déconnecte automatiquement des premiers moyens d'accumulation (10) d'avec le véhicule, - on extrait lesdits premiers moyens d'accumulation, - on insère des deuxièmes moyens d'accumulation (20) que l'on connecte automatiquement avec le véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens d'accumulation sont ensuite mis en charge. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, une fois chargés, les premiers moyens d'accumulation sont introduit dans un véhicule à approvisionner suivant. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on fait glisser les moyens d'accumulation le long de rails (3, 103) pour les extraire et/ou insérer. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on réalise automatiquement la déconnexion au cours et du fait de l'extraction des premiers moyens d'accumulation. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on réalise automatiquement la connexion au cours et du fait de l'insertion des deuxièmes moyens d'accumulation. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on connecte des moyens d'accumulation comprenant au moins une borne d'alimentation (11) en pinçant ladite borne avec des moyens ce contact (4) compris dans le véhicule. 8. procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lors de l'insertion des moyens d'accumulation, la borne pénètre dans des moyens de contact par pincement élastique et en ce que lors de l'extraction des moyens d'accumulation, ladite borne d'alimentation échappe aux dits moyens de contact. 9. Dispositif (100) pour approvisionner en énergie un véhicule électrique (1) utilisant des moyens amovibles d'accumulation (10,20) pour cette énergie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour extraire du véhicule des premiers moyens d'accumulation (10), et des moyens pour insérer des deuxièmes moyens d'accumulation (20) dans le véhicule. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des rails y faire glisser les moyens d'accumulation. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de positionnement du véhicule. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens déterminer la position du véhicule. 13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour connecter automatiquement avec le véhicule et/ou des moyens pour déconnecter automatiquement les moyens d'accumulation d'avec le véhicule. 14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (104) pour recharger les premiers moyens d'accumulation. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour insérer des moyens d'accumulation précédemment extraits d'un ou plusieurs véhicules puis rechargés. 16. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'il constitue un poste d'approvisionnement automatique, apte à être installé dans une station service. 17. Véhicule électrique (1) comprenant des moyens amovibles d'accumulation (10,20), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour être approvisionné grâce à un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 18. Véhicule selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accès pour permettre l'extraction et l'insertion de moyens d'accumulation. 19. Véhicule selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comprend des rails (3) pour y faire glisser les moyens d'accumulation. 20. Véhicule selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contact (4) par exemple des moyens de contact par pincement élastique, pour connecter le véhicule avec au moins une borne d'alimentation (11) comprise dans les moyens d'accumulation. 21. Véhicule selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de contact sont des moyens pour maintenir les moyens d'accumulation dans le véhicule. 22. Moyens amovibles d'accumulation (10,20) d'énergie électrique pour véhicule électrique, caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens (11,12) pour être approvisionnés grâce à un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 23. Moyens d'accumulation selon la revendication 22, caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens de préhension (12). 24. Moyens d'accumulation selon la revendication 22 ou 23, caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens pour se déplacer le long de rails. 25. Moyens d'accumulation selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins une borne (11) conçue pour être pincée par des moyens de contact (4).