Brevet FR2946305A1 — publié le 20101210

La présente invention concerne le domaine de l'automobile à propulsion électrique. Elle est destinée à remplacer des batteries amovibles pour véhicule à propulsion électrique. On connait d'ores et déjà les stations services à carburant traditionnelles. L'art actuel dans le domaine des véhicules électriques ne permet pas le remplacement de batteries. Les véhicules à propulsion électriques actuels nécessitent une recharge de leur batterie durant plusieurs heures. L'invention permet de remplacer une batterie déchargée par une batterie chargée grâce à une machine automatisée appelée station service. Ce chargement, effectué en moins de cinq minutes, permet de repartir à bord de son véhicule sans avoir à l'immobiliser des heures pour la charge de la batterie. La présente invention est composée de trois parties : - Tout d'abord, d'une tour de stockage possédant un stock de batteries en charge ou chargées prêt à remplacer les batteries déchargées d'automobilistes voulant effectuer une recharge. Cette tour est composée d'un local technique ou se trouve l'armoire électrique de pilotage de l'ensemble de l'installation, le chargeur de batterie, les systèmes de sécurités tels que contrôle de température du stock, détection incendie... Cette partie est accouplée à la tour. Cette tour de stockage a pour fonction la prise, la dépose de batterie, le diagnostic et la recharge de batterie. Ces prises et déposes de batterie se font grâce à une navette située en partie centrale de la tour. Cette tour est enterrée en partie basse pour communiquer avec la seconde partie de l'invention. - Une autre partie de l'invention, la partie souterraine composée de machines de manutention, telles que convoyeurs - transfert - navette selon le nombre de voies de circulation. Cette partie souterraine a pour fonction la manutention des batteries, mais aussi l'arrimage et le désarrimage de celles-ci aux véhicules, par le biais d'un ou plusieurs préhenseurs composés d'un convoyeur, d'un élévateur, d'un berceau de centrage pour trouver l'origine du châssis du véhicule et de doigts de désarrimage. - Autre partie de l'invention, les voies de circulation, elles peuvent être au nombre d'une ou plusieurs selon les besoins, et possédant des sabots de centrage pour l'axe de l'essieu avant des véhicules. Ces voies possèdent chacune de part et d'autre des trottoirs équipés de centreurs rétractables incorporés, d'une trappe escamotable dans le plancher, d'un système de nettoyage du soubassement du véhicule et d'une cellule de communication et de bornes de paiement. Cette invention est destinée à changer des batteries spécifiques, d'une technologie spécifique. Ces batteries sont composées d'ancrages pour le désarrimage. Ces ancrages guidés linéairement et repoussés vers l'extérieur de la batterie par le biais d'un ressort, sont équipés de bornes de contact, transmettant la puissance au véhicule et venant clipper un système, lui-même monté sur ressort, isolé et protégé afin d'empêcher les arcs électriques lors du désarrimage, de l'arrimage, ou de la mise en charge. Ces batteries devront être en tout point identique afin de faciliter le fonctionnement des stations services. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins ci-joint dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective de la 25 station service, - la figure 2 représente une coupe partielle d'un véhicule équipé d'une batterie électrique amovible pouvant être changée dans une station service de ce type ainsi que le préhenseur en phase de désarrimage de la batterie. 30 La figure 1 illustre les trois parties de l'invention telle la tour (1), la partie souterraine (2), les voies de circulation (3). Dans cette vue, on peut voir le stockage des batteries (4), la navette de la tour (5), ainsi qu'une porte (6) donnant 35 accès au local technique (7). En partie souterraine (2), on peut observer la manutention (8) destinée à l'approvisionnement de batteries chargées (9) depuis le stock (4) jusqu'au véhicule (11), et batterie déchargée (10) du véhicule (11) jusqu'au stock (4). En partie voie de circulation (3) on peut voir les centreurs (12) ainsi que les sabots de centrage (13), au milieu des voies (3), les trappes escamotables (14), ici ouvertes. On distingue également les bornes de paiement (15). Sous la toiture du porche (16), on peut voir les cellules de communication (17) respectives aux voies (3). On observe également les trottoirs (18) de chaque côté des voies de circulation (3). Dans un cycle de changement de batterie, le véhicule (11) arrive dans une voie (3) de changement de batterie et pose son essieu avant du véhicule (11) dans les sabots de centrage (13). A cet instant, la station a détecté le véhicule (11) et engage une communication avec celui-ci. Le conducteur du véhicule (11) insère son mode de règlement dans la borne de paiement (15), et valide son code confidentiel. Tout d'abord elle informe le véhicule (11) qu'il se trouve dans une voie de changement de batterie (3). Le véhicule (11) informe la borne de communication (17) du taux de capacité restante de sa batterie déchargée (9). La borne de paiement (15) indique alors le montant de la facturation et demande une validation, déclenchant le début du changement de batterie. La station ordonne la coupure de l'alimentation électrique de la batterie déchargée (10) au sein du véhicule (11). Les centreurs (12) contenus dans les trottoirs (18) sortent systématiquement afin de positionner parfaitement l'axe du véhicule (11) par rapport à l'axe de la voie de circulation (3) correspondante. Ensuite, la trappe escamotable (14) s'ouvre sous la voie de circulation (3). Une fois ouverte, le préhenseur inclus dans la manutention (8) monte afin de désarrimer la batterie déchargée (10) pour la descendre en partie souterraine (2). Une batterie chargée (9) est en attente à coté de la batterie déchargée (10). Les batteries (9) et (10) avancent alors simultanément en mode pas à pas afin d'amener la batterie chargée (9) en position sous le véhicule (11). A l'inverse du désarrimage le préhenseur contenu dans la manutention (8) effectue l'arrimage de la batterie chargée (9) au sein du véhicule (11), avant de se rétracter en partie souterraine (2). Dans le même temps, la batterie déchargée (10) est envoyée par la manutention 8 dans la tour (1) à l'aide de la navette (5) pour un diagnostic et une recharge. Après rétractation du préhenseur de la manutention (8), en partie souterraine (2), la trappe escamotable (14) se referme, les centreurs (12) se rétractent à leur tour dans les trottoirs (18), et la station autorise à nouveau l'alimentation électrique de la nouvelle batterie chargé (9) au véhicule (11), qui peut alors sortir de la station. La figure (2) représente une demi coupe partielle du véhicule (11) équipé d'une batterie amovible déchargée (10), ainsi que le préhenseur (19) en phase de désarrimage. Sur cette figure on peut observer la batterie déchargée (10) équipée d'ancrages (20) munis de ressort de rappel (21), de bornes de contact (22), d'une cavité (23) servant au désarrimage par le doigt de préhenseur (24), actionnant le système de coupure de contact isolé (25), empêchant les arcs électriques. Il est à noter que le nombre de doigts de préhenseur (24) montés sur le préhenseur (19) est au nombre minimum de 4, tous comme le nombre d'ancrage (20). On peut également voir, au niveau de la batterie déchargée (10) un seuil de référencement (26) venant en contact périphérique avec un profil de mise en position (27) fixé au longeron (28) du véhicule (11). Un second profil de mise en position (29) assure la fiabilité du positionnement des batteries (4) (9) (10) au sein du véhicule (11). Afin de ne pas endommager le véhicule (11) et la batterie (4) lors de l'arrimage de ces deux éléments, des biseaux de centrage (30) (de forme droite ou arrondie) sont effectués en parties supérieures de la batterie déchargée (10). Le longeron (28) est équipé d'une assise technique d'ancrage isolée (31) permettant la transmission de la puissance au véhicule (11). Une lèvre pare-boue (32) est fixée en partie inférieure du longeron (28) afin de garantir la propreté des blocs d'ancrage (20). Autre partie importante du préhenseur (19), un berceau (33) positionne l'assiette du véhicule parallèlement à celle du préhenseur (19) en montant et détectant le longeron (28). Cette détection se fait en quatre points, avant droit, avant gauche, arrière droit et arrière gauche du longeron (28) grâce à des formes de centrage (34) et capteurs de détection (35), assurant que le plan batterie déchargée (10) corresponde à celui du préhenseur (19). Dans une exécution de cycle, le préhenseur (19) monte selon le vecteur (36) ainsi que le berceau (33) selon le vecteur (37) jusqu'à la détection du longeron (28) par le capteur (35). Les doigts de préhenseurs (24) montent selon le vecteur (38) dans les cavités (23) des ancrages (20). Le déplacement de ces doigts (24) est définit selon la figure 2 comme un corps de vérin (43) et une tige (doigts 24), il peut se faire à l'aide de la puissance hydraulique ou pneumatique. Les doigts de préhenseurs (24) actionnent les ancrages (20) selon le vecteur (39). La batterie déchargée (10) est alors désarrimée du véhicule (11). Le préhenseur (19), supportant la batterie déchargée (10), peut descendre selon le vecteur (40) en partie souterraine (2). Le déplacement des doigts de préhenseurs (24) actionnant les ancrages (20) selon l'axe (39) peut se faire de façon équidistante à droite et à gauche du véhicule (11) à l'aide d'une vis et écrou à bille (41) avec un pas à droite d'un côté et un pas à gauche de l'autre. On peut actionner cette vis à l'aide d'un moteur électrique (42), actionneur non exhaustif. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au changement de batteries (10) de véhicule (11) utilisant la propulsion électrique, partiellement ou totalement. REVENDICATIONS1) Dispositif pour le changement des batteries de véhicules utilisant la propulsion électrique, partiellement ou totalement et caractérisée en ce qu'elle comporte une tour (1) de stockage de batteries (4) en cours de charge ou chargées, un local technique (7) destinée à la gestion automatisée de l'ensemble du dispositif, une zone souterraine (2) destinée à convoyer et changer les batteries et une zone de voies de circulation (3) permettant au véhicule (11) de venir effectuer un changement de batteries déchargées (10). 2) Dispositif pour le changement de batteries selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il comporte une borne de communication permettant de couper l'alimentation électrique du véhicule (11) en cas de demande de changement de batterie. 3) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'une tour (1) de stockage pour le diagnostic et la recharge de batteries (4). 4) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est destiné à recevoir des batteries équipées d'ancrages (20) permettant le désarrimage par le dessous au véhicule (11). 5) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est destiné à recevoir des batteries standardisées équipées d'ancrages (20), munis de bornes (22) de puissance et de communication. 6) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des centreurs (12) incorporés aux trottoirs (18), de part et d'autre des voies de circulation (3). 7) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé ence qu'il est équipé de préhenseurs (19) munis d'un berceau (33) de réglage de l'assiette du véhicule (11). 8) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est destiné à recevoir des sabots de centrage (13) pour le positionnement de l'essieu avant. 9) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il peut être équipé d'un système de nettoyage du soubassement du véhicule (11). 10) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'une borne de communication (17) destinée à recevoir le taux de charge restant des batteries déchargées (10) au sein des véhicules (11). 11) Dispositif pour le changement de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'un berceau (32) de réglage de l'assiette du véhicule grâce à des formes de centrages (34) détectant par des capteurs (23) l'exacte superposition du plan des longerons (28), des batteries et du préhenseur (19) avant arrimage ou désarrimage des batteries chargées (9) ou déchargées (10).