Brevet FR2955296A1 — publié le 20110722

Véhicule électrique ou partiellement électrique équipé d'un dispositif permettant de faciliter le remplacement de son dispositif de stockage d'énergie électrique [1]. La présente invention concerne un véhicule électrique ou partiellement électrique comportant un dispositif de stockage d'énergie électrique en relation avec une machine électrique assurant la traction du véhicule. Elle se rapporte plus particulièrement à un véhicule équipé d'un dispositif permettant de faciliter le remplacement du dispositif de stockage. [2]. On entend par véhicule partiellement électrique, un véhicule io hybride comportant un moteur thermique fonctionnant en combinaison avec la machine électrique de traction. [3]. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules comportant une chaîne de traction électrique ou hybride connectable à un réseau électrique (plug-in) pour is effectuer leur recharge. Cette invention peut être mise en oeuvre avec tous les dispositifs de stockage d'énergie électrochimiques, tels que les batteries Li-ion, NiMH, Ni-Zn, et les supercondensateurs. [4]. Les véhicules électriques et hybrides plug-in sont conçus aujourd'hui avec un dispositif de stockage de faible autonomie qui ne permet 20 donc pas d'utiliser ces véhicules pour des parcours longs en traction électrique pure. [5]. En effet, l'autonomie d'un véhicule est limitée par la masse du dispositif de stockage embarquable et son coût. Généralement, les véhicules embarquent un dispositif de stockage permettant d'alimenter une 25 machine électrique de traction développant 20 kWh, ce qui permet au véhicule d'avoir une autonomie d'environ 200 km si le dispositif de stockage est de technologie lithium. Une telle énergie embarquée correspond à un système de stockage d'environ 200 kg ayant un coût très élevé. [6]. Aujourd'hui, l'utilisateur est habitué à pouvoir remplir le réservoir de son véhicule en 5 minutes environ, ce qui confère une autonomie comprise entre 700 et 1000 km. Malheureusement, la technologie actuelle des dispositifs de stockage ne permet pas de les recharger aussi rapidement. Les meilleures technologies permettent une recharge rapide en une demi-heure de 80% de l'autonomie, soit environ 160 km d'autonomie. [7]. Si toutefois la technologie permettait de recharger en 5 minutes pour recouvrir l'autonomie totale du véhicule, c'est-à-dire 200 km, ceci nécessiterait des infrastructures électriques non disponibles. En effet, si une autonomie de 200 km correspond à un dispositif de stockage de 30 kWh, Io charger en 5 minutes suppose un système de distribution ayant une puissance de 360 kW. En considérant une station d'autoroute où 10 bornes débitent en même temps, ce système de distribution impliquerait 3,6 MW. [8]. Une solution pour pouvoir disposer d'une pleine autonomie en 5 minutes est donc de pouvoir échanger le dispositif de stockage du véhicule is dans la station service par un autre dispositif de stockage qui aura été préalablement chargé en plusieurs heures dans une centrale dédiée. On peut supposer cette centrale à côté de la station service qui utilise par exemple l'énergie nucléaire couplée avec toutes les sources renouvelables possibles, telles que l'énergie solaire, ou des éoliennes. 20 [009]. Un but de l'invention est de faciliter le remplacement ou échange du dispositif de stockage à chaque point de distribution. [010]. Un autre but est de pouvoir intégrer le dispositif de stockage comportant un bac batteries, dans le véhicule, sans dégradation de ses prestations en termes de comportement routier (suspension, freinage). 25 [011]. On connaît, notamment du document FR 2 707 216, un système pour remplacer rapidement et facilement dans un véhicule, un dispositif de stockage d'énergie électrique usagé pour l'alimentation électrique du véhicule. Pour ce faire, le véhicule est équipé d'une paire de rails profilés fixés en dessous de l'extrémité arrière du véhicule. Cette paire de rails 30 maintient le bloc en suspension par des rebords de l'enveloppe renfermant le dispositif de stockage. Les rebords comportent plusieurs roulements à rouleaux prévus pour faciliter l'insertion et l'extraction, c'est-à-dire le déplacement du dispositif de stockage par rapport à l'arrière du véhicule. Le déplacement doit être effectué de l'extérieur du véhicule sur une distance suffisante pour pouvoir accéder au dispositif de stockage pour son remplacement facile par un robot ou tout autre outil de manutention manuel ou automatique. [12]. Un tel système nécessite une extraction du dispositif de stockage manuelle ou automatique par l'extérieur du véhicule par rapport à l'arrière du véhicule. [13]. La présente invention exploite avantageusement les prestations d'un véhicule doté d'un réseau hydropneumatique pour assurer en plus des prestations habituelles de suspension, d'assiette, de freinage, d'embrayage et de direction assistée, ... offertes par un tel réseau, le déplacement is automatique du dispositif de stockage pour son extraction hors du véhicule. [14]. A cet effet, le véhicule selon l'invention exploite avantageusement les moyens d'un réseau hydropneumatique, déjà implanté dans le véhicule ; lesdits moyens étant adaptés pour commander la translation du dispositif de stockage. 20 [015]. Le réseau hydropneumatique met en oeuvre des accumulateurs de fluide sous pression de type hydropneumatique ou oléopneumatique, appelés également sphères, généralement utilisés pour la suspension avant et arrière du véhicule. Par commodité, on utilisera le terme hydropneumatique pour désigner indifféremment des accumulateurs aptes à 25 recevoir tout type de fluide compressible tel que l'eau, l'air, l'huile, ... [016]. Ces accumulateurs sont alimentés par un distributeur de fluide qui reçoit le fluide d'une électrovanne de répartition du fluide commandée par un calculateur dédié. Le fluide est généralement de l'huile contenu dans un réservoir et une pompe assure l'alimentation en huile de tout le réseau en 30 passant par l'électrovanne de répartition. [017]. L'invention a donc pour objet un véhicule électrique ou partiellement électrique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif de stockage (5) d'énergie électrique, - un logement disposé à l'intérieur du véhicule débouchant à l'extérieur du véhicule et destinée à recevoir le dispositif de stockage, - un dispositif assurant le déplacement du dispositif de stockage par rapport au logement pour passer d'une position fermée dans laquelle le dispositif de stockage est positionné à l'intérieur du logement, à une position ouverte dans laquelle le dispositif de stockage est positionné au moins en io partie à l'extérieur du véhicule pour permettre son extraction, caractérisé en ce que le dispositif assurant le déplacement du dispositif de stockage par rapport au logement, comporte des moyens hydropneumatiques aptes à assurer le déplacement du dispositif de stockage vers l'extérieur du véhicule. [18]. Selon une caractéristique, le véhicule est équipé d'un réseau is hydropneumatique participant à diverses prestations au sein du véhicule telles que la suspension, l'assiette, le freinage, l'embrayage, la direction ; les moyens hydropneumatiques coopérant avec ledit réseau. [19]. Selon une autre caractéristique, le dispositif assurant le déplacement du dispositif de stockage, comporte un tiroir supportant le 20 dispositif de stockage et un mécanisme d'entraînement du tiroir ; ledit mécanisme coopérant avec les moyens hydropneumatiques pour le déplacement du tiroir. [20]. Selon une caractéristique le mécanisme d'entraînement du tiroir comporte au moins un rail disposé sur le tiroir et au moins une glissière 25 disposée dans le logement ou inversement ; le rail et la glissière coopérant pour assurer le coulissement du tiroir quand le rail ou inversement la glissière, est mû par les moyens hydropneumatiques. [21]. Selon une variante, le mécanisme comporte au moins une crémaillère disposée sur le tiroir et au moins un pignon ; le pignon et la 30 crémaillère coopérant pour assurer le déplacement du tiroir quand le pignon est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques. [022]. Selon une autre variante, le mécanisme comporte au moins une vis sans fin solidaire en rotation avec le tiroir et au moins une roue ; la vis sans fin et la roue coopérant pour assurer le déplacement du tiroir quand la roue est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques. [023]. Selon une caractéristique du véhicule, le réseau hydropneumatique comporte des accumulateurs aptes à contenir une certaine quantité de fluide sous pression, au moins une électrovanne et un calculateur recevant des données de différents capteurs pour piloter l'électrovanne de manière à répartir le fluide sous pression dans les io accumulateurs en fonction des dites données ; ledit véhicule étant caractérisé en ce que lesdits moyens hydropneumatiques comportent au moins un accumulateur dédié pour assurer le déplacement du dispositif de stockage vers l'extérieur du véhicule. [24]. Selon une caractéristique, l'accumulateur dédié pour assurer le is déplacement du dispositif de stockage (5) vers l'extérieur du véhicule, est un accumulateur additionnel connecté à l'électrovanne du réseau hydropneumatique. [25]. Selon une autre caractéristique, l'accumulateur dédié pour assurer le déplacement du dispositif de stockage vers l'extérieur du véhicule est une 20 sphère. [26]. Enfin, selon une autre caractéristique, le véhicule comporte un hayon apte à passer d'une position verticale, bloquant le déplacement en translation du tiroir, à une position horizontale permettant de supporter le dispositif de stockage lorsque le tiroir se trouve au moins partiellement à 25 l'extérieur du véhicule. [27]. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : 30 [028]. Figures 1 : une représentation fonctionnelle d'un réseau hydropneumatique d'un véhicule selon l'invention, équipé d'un dispositif apte à assurer la translation du dispositif de stockage d'énergie électrique ; [29]. Figure 2 : une vue arrière et de côté d'un véhicule selon l'invention dans une configuration où le dispositif de stockage est complètement à l'extérieur de l'arrière du véhicule. [30]. Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. [31]. La figure 1 illustre, par une représentation fonctionnelle, le réseau hydropneumatique 1 d'un véhicule 2 hybride ou partiellement électrique io selon l'invention, équipé d'un dispositif 3 assurant le déplacement d'un support 4 d'un dispositif de stockage 5 pour son remplacement. (représenté sur la figure 2), ledit support formant tiroir. Le dispositif 3 est délimité par une ligne fermée discontinue. [32]. Le dispositif 5 de stockage d'énergie, en relation avec une is machine électrique (non représentée) assure l'alimentation électrique du véhicule 2. Le dispositif de stockage 5 peut notamment prendre notamment la forme d'une ou plusieurs batteries Li-ion, NiMH, Ni-Zn, ou d'un ou plusieurs super condensateurs ou de combinaisons de ces divers types d'accumulateurs d'énergie électrique. 20 [033]. On ne décrira pas ici ni la connectique, ni le circuit électrique reliant le dispositif de stockage 5 à la machine électrique de traction, ni le système de verrouillage/déverrouillage du tiroir/support 4 du dispositif de stockage 5 dans le véhicule 2. On se référera utilement pour cela à la demande de brevet 0951632, déposée par la demanderesse, qui décrit des 25 exemples de connectique/circuit électrique ainsi qu'un système de verrouillage/déverrouillage. [034]. En référence à la figure 2, le véhicule 2 comporte un compartiment, ou logement 6, installé dans la partie arrière intérieure du véhicule 2. Le logement 6 présente un côté 7 ouvert débouchant vers l'extérieur du véhicule 2 pour recevoir le dispositif de stockage 5 et son support/tiroir 4. [35]. Dans un mode de réalisation, le dispositif 3 assurant le déplacement du tiroir 4 comporte un mécanisme d'entraînement à rails 8 et glissières 9. Les rails 8 sont disposés sur le tiroir 4 et les glissières 9 sont disposées sur les faces latérales du logement 6. Une disposition inverse est également possible. Le tiroir 4 peut ainsi coulisser en translation à l'intérieur du logement 6 pour passer d'une position fermée dans laquelle le tiroir 4 est complètement intégré à l'intérieur du logement 6, à une position ouverte dans io laquelle le tiroir 4 se trouve au moins en partie à l'extérieur du logement 6 et donc du véhicule 2 pour permettre le remplacement du dispositif de stockage 5. [36]. De préférence, le mécanisme à rails 8 et glissières 9 est agencé pour permettre au tiroir 4 de sortir complètement du logement 6 en position is ouverte pour faciliter la manutention manuelle ou automatique du dispositif de stockage 4. [37]. Dans d'autres modes de réalisation possibles, le mécanisme à rails/glissières peut être remplacé par un mécanisme à pignons/crémaillères ou à roue/vis sans fin ou tout autre système susceptible d'assurer le 20 déplacement du dispositif de stockage 4. [38]. Selon une réalisation, le véhicule 2 est équipé d'un hayon 10 qui s'escamote pour passer d'une position verticale bloquant le déplacement en translation du tiroir 4, à une position horizontale permettant de supporter partiellement le dispositif de stockage 5 lorsque le tiroir 4 se trouve en 25 position ouverte ; le passage d'une position à l'autre s'effectuant par rotation autour d'un axe horizontal 11 lié à rotation sur la partie arrière externe du véhicule. [39]. Comme illustré à la figure 1, le véhicule est équipé d'un réseau hydropneumatique 1 qui assure de manière connue les fonctions de 30 suspension, d'assiette, de freinage, de direction, d'embrayage et accessoirement d'autres fonctions déjà présentes sur le véhicule 2. [040]. Le réseau hydropneumatique 1 comporte de manière connue : - un réservoir d'huile 12 pour la mise en réserve d'une quantité de liquide sous pression ; ù une pompe 13 pour aspirer le liquide dans le réservoir 12 puis le refouler vers une pluralité d'accumulateurs de fluide 14-19 ; une pluralité d'accumulateurs 14-19, qui dans un mode de réalisation préféré sont des sphères bien connues et utilisées sur certains véhicules de marque Citroën ; ces sphères pouvant contenir une Io certaine quantité de liquide sous pression ; une première paire de sphères 14 et 15 est dédiée à la suspension avant respectivement pour les roues avant gauche et droite (non représentées) une seconde paire de sphères 16 et 17 est dédiée à la suspension is arrière respectivement pour les roues arrière gauche et droite (non représentées) ; les première 14, 15 et seconde 16, 17 paires de sphères assurant la suspension et l'assiette du véhicule 2. des sphères additionnelles 18 et 19 pour les suspensions, respectivement avant et arrière, sont également prévues en renfort 20 des première 14, 15 et seconde 16, 17 paires de sphères de suspension ; - une électrovanne 21 de répartition de fluide pour répartir le fluide entre les différents composants du réseau 1 ; - un calculateur 22 qui commande l'électrovanne 21 en fonction de 25 données reçues d'une pluralité de capteurs 23 ; des régulateurs de raideur 24 et 25, respectivement pour la suspension avant et la suspension arrière ; [41]. La présente invention propose une solution qui vient se "greffer" sur le réseau hydropneumatique 1 déjà existant, décrit ci-dessus, sans pour autant complexifier l'architecture globale du véhicule 2, ni pénaliser le coût du véhicule 2. [42]. Pour cela le réseau hydropneumatique 1 comporte au moins un accumulateur de pression 20 dédié pour actionner le tiroir 4 supportant le dispositif de stockage. io [043]. Cet accumulateur 20 est par exemple un accumulateur du même type que les autres accumulateurs de pressions 14-19 mis en oeuvre dans le réseau 1, à savoir une sphère. [44]. La sphère 20 peut être une sphère additionnelle dédiée qui est couplée à l'électrovanne 21 du réseau hydropneumatique 1 par is l'intermédiaire d'un distributeur de fluide dédié 27 disposé en interface entre la sphère 20 et l'électrovanne 21 ou faire déjà partie du réseau 1. [45]. Dans le mode de réalisation à rails/glissières, le mécanisme d'entraînement comporte au moins un rail 8 disposé sur le tiroir 4 et au moins une glissière 9 disposée dans le logement 6, ou inversement. Le rail 8 et la 20 glissière 9 coopèrent pour assurer le coulissement du tiroir 4 quand le rail 8 ou inversement la glissière 9, est mû par les moyens hydropneumatiques 20, 27. [46]. Dans le mode de réalisation à pignons/crémaillères, le mécanisme d'entraînement comporte au moins une crémaillère 8 disposée sur le tiroir 4 25 et au moins un pignon 9. Le pignon 9 et la crémaillère 8 coopèrent pour assurer le déplacement du tiroir 4 quand le pignon 9 est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques 20, 27. [47]. Dans le mode de réalisation à roue/vis sans fin, le mécanisme comporte au moins une vis sans fin 8 solidaire en rotation avec le tiroir 4 et au moins une roue 9. La vis sans fin 8 et la roue coopèrent pour assurer le déplacement du tiroir 4 quand la roue 9 est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques 20, 27. [048]. Le véhicule 2 comporte en outre un organe de commande 26 dédié, par exemple un bouton de commande ou tout autre moyen de commande manuelle ou automatique, pour commander le déplacement du tiroir 4 lorsqu'on souhaite remplacer le dispositif de stockage 5. [49]. L'organe de commande 26 peut être, par exemple, du même type io que celui utilisé pour ouvrir la trappe à carburant de l'intérieur du véhicule 2. [50]. Cet organe de commande 26 agit via le calculateur 22 sur l'électrovanne 21 qui par l'intermédiaire du distributeur de fluide 27, alimente en fluide sous pression la sphère 20 pour le déplacement du tiroir 4. [51]. Le distributeur 27 et la sphère 20 se comportent comme un 15 actionneur de type vérin hydraulique dont la tige est apte à faire coulisser le tiroir 4 vers l'extérieur du véhicule 2 par l'intermédiaire d'un mécanisme rail/ glissière ou pignon/crémaillère ou roue/vis sans fin. REVENDICATIONS1. Véhicule (2) électrique ou partiellement électrique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif de stockage (5) d'énergie électrique, - un logement (6) disposé à l'intérieur du véhicule (2) débouchant à l'extérieur du véhicule (2) et destinée à recevoir le dispositif de stockage (5), - un dispositif (3) assurant le déplacement du dispositif de stockage (5) par rapport au logement (6) pour passer d'une position fermée dans Io laquelle le dispositif de stockage (5) est positionné à l'intérieur du logement (6), à une position ouverte dans laquelle le dispositif de stockage (5) est positionné au moins en partie à l'extérieur du véhicule (2) pour permettre son extraction, caractérisé en ce que le dispositif (3) assurant le déplacement du is dispositif de stockage (5) par rapport au logement (6), comporte des moyens hydropneumatiques (20, 27) aptes à assurer le déplacement du dispositif de stockage (5) vers l'extérieur du véhicule (2). 2. Véhicule (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce le véhicule 20 (2) est équipé d'un réseau hydropneumatique (1) participant à diverses prestations au sein du véhicule (2) telles que la suspension, l'assiette, le freinage, l'embrayage, la direction, et en ce que les moyens hydropneumatiques (20, 27) coopèrent avec ledit réseau (1). 25 3. Véhicule (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif assurant le déplacement du dispositif de stockage comporte un tiroir (4) supportant le dispositif de stockage (5) et un mécanisme d'entraînement (8, 9) du tiroir (4) ; ledit mécanisme coopérant avec les moyens hydropneumatiques (20, 27) pour le déplacement du tiroir 30 (4). 4. Véhicule (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce le mécanisme d'entraînement comporte au moins un rail (8) disposé sur le tiroir et au moins une glissière (9) disposée dans le logement (6) ou inversement, 35 le rail et la glissière coopérant pour assurer le coulissement du tiroir (4) 30quand le rail (8) ou inversement la glissière (9), est mû par les moyens hydropneumatiques (20, 27). 5. Véhicule (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce le s mécanisme comporte au moins une crémaillère (8) disposée sur le tiroir (4) et au moins un pignon (9) ; le pignon (9) et la crémaillère (8) coopérant pour assurer le déplacement du tiroir (4) quand le pignon (9) est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques (20, 27). io 6. Véhicule (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce le mécanisme comporte au moins une vis sans fin (8) solidaire en rotation avec le tiroir (4) et au moins une roue (9) ; la vis sans fin (8) et la roue coopérant pour assurer le déplacement du tiroir (4) quand la roue (9) est actionné en rotation par les moyens hydropneumatiques (20, 27). 15 7. Véhicule (2) selon l'une des revendications 2 à 6 , dans lequel le réseau hydropneumatique (1) comporte des accumulateurs (14-19) aptes à contenir une certaine quantité de fluide sous pression, au moins une électrovanne (21) et un calculateur (22) recevant des données de différents 20 capteurs (14-19) pour piloter l'électrovanne (21) de manière à répartir le fluide sous pression dans les accumulateurs (14-19) en fonction des dites données, caractérisé en ce que lesdits moyens hydropneumatiques comportent au moins un accumulateur dédié (20) pour assurer le déplacement du dispositif de stockage (5) vers l'extérieur du véhicule (2). 25 8. Véhicule (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'accumulateur dédié (20) pour assurer le déplacement du dispositif de stockage (5) vers l'extérieur du véhicule (2), est un accumulateur additionnel connecté à l'électrovanne (21) du réseau hydropneumatique (1). 9. Véhicule (2) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'accumulateur dédié (20) pour assurer le déplacement du dispositif de stockage (5) vers l'extérieur du véhicule (2) est une sphère. 35 10. Véhicule (2) selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé ence qu'il comporte un hayon (10) apte à passer d'une position verticale bloquant le déplacement en translation du tiroir (4) à une position horizontale permettant de supporter le dispositif (5) de stockage lorsque le tiroir (4) se trouve au moins partiellement à l'extérieur du véhicule (2).5