Brevet FR2950001A1 — publié le 20110318

La présente invention est un dispositif pour les voitures électriques, pour tous les camions, les bus et autocars et certains bateaux, certains avions et tout autre véhicule sur de longues distances. Elle démontre la faisabilité de changer un module de batteries d'un véhicule utilisant comme source électrique directe ou indirecte une tension continue pour un moteur électrique. Celle-ci pouvant être ondulée par la suite pour le moteur à courant alternatif. Celui-ci est déjà installer dans le véhicule. Elle inclut aussi le mode de recharge et de gestion des recharges des batteries par des énergies renouvelables ainsi que la mise en place dans des rayonnages des batteries par un robot. Le transport des voitures et camions électriques dans des trains spécialement conçu pour recharger les accumulateurs pendant le transport. De plus le tiroir emporte, un onduleur pour obtenir une tension de deux cent trente volts (230V) pour du matériel fonctionnant avec cette Différence De Potentiel (DDP). Le problème technique des voitures électriques est le temps de recharge. Aucun constructeur automobile a soulevé ou proposé un type d'échange de batterie. Pour les autres moyens de transports, lorsqu'ils existent, comme pour les bus, ils le sont uniquement en agglomération et sur de petites distances. Quelques bateaux se déplacent grâce à l'énergie solaire. Les camions de toutes tailles n'ont pas encore vu le jour. L'échange des batteries des véhicules est différent si c'est une voiture, un camion ou un bateau ou pour un autre véhicule. Pour une voiture, les batteries peuvent être au nombre de deux. La manipulation peut se faire manuellement ou à l'aide d'un robot ou d'un engin de manipulation. Les camions et les bus, comme ils sont beaucoup plus lourd qu'un véhicule léger. Le nombre de batterie est beaucoup plus important et elles sont placées différemment. Ainsi ceux sont des casiers métalliques (1) (ibis), remplis d'un certain nombre de batterie alimentant le moteur. Ces armatures sont de tailles et de forme différente en fonction du véhicule qui les emploie. Ainsi pour les camions les ossatures métalliques rectangulaires comprenant un nombre d'éléments qui sont installés sur la largeur et au fond du camion. Il est aussi fort souhaitable de faire deux étages de batterie. Ces armatures sont disposées de deux manières. Un ensemble de batterie est destiné pour le tracteur. D'autres treillis en métal sont chargés dans une partie de la remorque, ceci pour un poids lourds. Les camions de taille inférieure ont moins de batterie à transporter pour une même distance à batterie comparable. Les bus peuvent être de taille et de forme différente de celles des camions. Les réceptacles peuvent être carré (2) (2bis) ou rectangulaire, à deux (2), trois (3), quatre (4) éléments ou plus (3). Le chargement des ossatures peut être verticalement ou horizontalement. Chaque armature possède une prise de Courant Continu (CC) (4) (4bis). L'alimentation de l'ensemble moteur-commande ait ainsi réalisé. Les ossatures pour les bateaux peuvent être similaires aux bus et camions. Le chargement est identique pour les camions ou les bus. Les ossatures sont en acier ou en alliage d'aluminium. (5) (5bis) Pour transporter une batterie vers une armature, le tiroir est habillé d'une ceinture. (6) (6bis) Celle-ci est conçue pour être déplacée au bout d'une grue ou par un engin similaire. Elle cerne complètement le tiroir. Sur chaque côte se trouve un détrompeur différent. Comme ça la ceinture ne peut s »emboîter que dans un sens. L'ensemble ceinture-batterie est placée (7) dans un rack situé dans la dite armature. Au fond du rack les connections liaison batterie-connecteurs de courant continu sont fixés définitivement. (8) Un chemin de câble permet d'acheminer les fils électriques jusqu'à un bornier. Du bornier deux câbles vont à la prise électrique fixée sur l'armature métallique. Les racks ne sont pas changeables, ni transportables une fois la batterie installée. Les racks sont liés entre eux par le haut et le bas. Les deux systèmes de fixation sont différents. Les racks sont en acier ou aluminium et la ceinture est en acier. Les batteries avant d'être placées dans un véhicule quelconque sont stockées pour être rechargées. Le stockage et la recharge sont faits dans des casiers (9) (9bis). L'ensemble des casiers forment un rayonnage (10). Les colonnes sont les unes à côtés des autres. (10bis) Ainsi elles peuvent former plusieurs rangées. Au milieu de deux rayonnages est placée l'alimentation électrique. En face d'un casier les connecteurs femelles alimentent deux casiers opposé l'un à l'autre. Une barre est pour la tension positive, l'autre pour la tension négative. (11) (11bis). Pour que les casiers soient bien alignés verticalement. Il faut que sur un casier la barre positive soit en haut et le casier du dessus et celui du dessous soit en bas et ainsi de suite. Ce qui donne pour une architecture de casier. L'alimentation de ce jeu de barre se fait par des câbles isolant entre l'alimentation principale et l'alimentation des casiers. (Non représenté). Les connecteurs sont les mêmes que dans les véhicules et les racks. Sur un connecteur femelle (12) (12bis) un contact fixe est vissé sur le corps et en face de lui se trouve un contact mobile. (13) Les formes sont identiques, sauf que pour le contact mobile un logement est usiné pour l'emplacement du ressort. L'écartement entre les deux contacts est un peu inférieur au couteau mâle (14 et 14bis). Pour assurer une bonne continuité électrique, derrière le contact mobile se trouve un ou des ressorts de compression. Ils s'opposent à l'écartement dû à l'arrivée du couteau mâle. Les connecteurs sont en cuivre ou matériau conducteur d'électricité. Les fixations sont vissées sur une barre de courant continu. L'extrémité de chaque connecteur est sur une même ligne verticalement et horizontalement (15) (15bis). Egalement réparti sur la longueur du jeu de barre, des cales en matière isolantes. Elles ont pour fonction de garder le même écartement et la même position horizontale et de supprimer la flexion des barres de cuivre. L'isolant est posé au sol et s'arrête à la dernière rangée. (16) (16bis). Elles peuvent ne pas être en face de chaque casier, mais tous trois ou quatre éléments. Mais l'isolant est bien au dessus du précédent et en dessous du suivant. Les dimensions des casiers sont égales entre eux. Ils reçoivent une batterie qui correspond à ces dimensions. De même les connecteurs mâles sont fabriqués pour les connecteurs femelles. Les batteries étant lourdes de plusieurs centaines de kilogrammes, un appareil spécial est fabriqué. Les tiroirs sont munis de roues. (17). Elles doivent être assez nombreuses pour que le poids soit également réparti sur le dessus du casier. De plus, les roues facilitent le déplacement du tiroir dans le casier et dans le coffre de la voiture. Le robot (18) (18bis) se déplace longitudinalement dans les deux sens : avant et arrière. Le corps doit pouvoir translater latéralement sur un côté jusqu'au côté opposé du véhicule. Le corps doit pouvoir tourner sur un angle de deux cent soixante dix degrés minimum (270°). L'arrêt parallèle au rayonnage ainsi que l'arrêt perpendiculaire à celui-ci est rigoureux. Dans le sens parallèle, la position précise du chariot sert à bien positionné le « charge- batterie «20) (21bis). Pour que l'enlèvement du tiroir du véhicule et plus tard sa remise en place soit correcte. Pour la position perpendiculaire, l'arrêt de rotation est très précis. Car le chariot doit se trouver exactement à quatre vingt dix degré (90°) du casier choisi par l'opérateur. L'arrêt devant celui-ci est réglé par un capteur ou par la programmation de la course de l'engin de manipulation. Le corps se meut avec un vérin électrique. Une vis sans fin est installée sur le corps. Elle est entourée par des stabilisateurs qui sont en même temps des guides. Au-dessus de la tige filetée, un système de roue libre permet aux guides de suivre les manoeuvres. Un autre axe part de la roue libre et va vers un IPN. Sur cet IPN un chariot coulisse dans les deux sens avant et arrière. Cet ensemble assure la verticalité et l'anti-renversement. Sur la vis, un écrou est vissé. Sur cet écrou le « charge-batterie » est fixé. (19) Le chariot évolue dans l'axe montée-descente. Sur ce « charge-batterie » un vérin électrique dont l'écrou est attaché sur un pivot. A l'extrémité vers le rayonnage une fourche est installée. A l'opposé un petit moteur à deux sens de rotation fait monter ou descendre la fourche. Quant cette extrémité descend, la fourche descend et vice versa (20) (20bis). La fourche vient se prendre dans la plaque du fond ou se trouve deux orifices (21). (21bis) Lorsque le bras est en position haute côté batterie. Le support du moteur est fixé verticalement sur le charge-batterie Le vérin électrique peut pousser ou tirer la batterie de son emplacement. Lorsque la pile a parcouru le chemin, le moteur pas a pas fait monter descendre la fourche. Ce qui libère la fourche des trous de la plaque du fond. Le vérin électrique peut revenir à sa position initiale quelque soit l'emplacement du charge batterie sur la vis. Ce système sert aussi bien à chercher une batterie chargée qu'à en placée une autre pour la recharge. Le moteur électrique est fixé sur l'armature du charge-batterie. L'alimentation de cet engin est fournie par une ou deux batteries qui sont prises dans le rayonnage. Les deux batteries se trouvent à côté de l'armoire de commande. Les batteries servent en même temps de contrepoids. (22) (22bis). L'énorme avantage est d'avoir une alimentation autonome, et pas soumis à des câbles de puissance et de commande. La batterie est placée sur la plaque du fond. Elle est cernée par des bords sur les côtés et par la plaque fond de batterie au fond. Au-delà de cette dernière se trouve les connecteurs mâles. Ils sont au nombre de deux. Ils sont sur la même ligne, mais un est plus grand que l'autre. Ce décalage est dû au décalage du jeu de barre précédemment cité. Le connecteur est constitué d'une broche. Mais chaque hauteur de broche est différente. Ils ont en commun l'isolant qui repose sur la plaque fond de batterie, un couteau mâle dans une forme de pénétration aisée, une barrette va à la batterie. (23) (23bis). L'une du côté positif, l'autre du côté négatif. De la batterie, un câble ou barrette part à un disjoncteur de la tension de la batterie. De ce disjoncteur, l'alimentation continue va à un onduleur. (24) (24bis) A la sortie de celui-ci, la tension électrique ondulée va à un disjoncteur 230V, de la à une prise dite ménagère seize ampères. (16A). Sur la face avant du tiroir (25) (25bis), nous trouvons les disjoncteurs courant continu et courant alternatif deux cent trente volts, seize ampères (230V 16A), une poignée, une possibilité de barographe pour la charge de la batterie, (non représenté) une targette. La ou les targettes servent à éviter que le tiroir sort du coffre si la voiture est garée dans une pente. Elle traverse la plaque du fond et s'encastre dans le châssis. La targette est en acier dur. La construction du tiroir est en aluminium et ou magnésium. Le robot possède six (6) moteurs qui ne sont pas représentés, sauf pour celui la fourche. Le tiroir est enfermé dans un coffre, uniquement véhicules légers, qui n'a d'utilité que la protection des personnes s'il y avait une fuite d'un produit venant de la batterie. En face des connecteurs mâles se trouvent les connecteurs femelles sur la plaque statique Le haut de la plaque statique doit être à la même hauteur que le haut de la plaque du fond. Le tiroir est fabriqué à partir de matériau à faible densité. (Aluminium : 2,7 et magnésium 1,7). Ces matériaux ont été choisis pour leurs q»alités mécaniques et leur point de fusion plus basque l'acier. Ainsi l'énergie demandée est moindre. Dans un véhicule, la partie connecteur femelle, sur la plaque statique, est directement ou indirectement fixée à celui-ci. (26) (26bis) Dans une voiture ou un petit camion ou un bus de petit gabarit, les connecteurs femelles font parties intégrantes du véhicule. Les contacts du connecteur femelles sont identiques à ceux de la recharge. Pour les racks, la plaque statique est légèrement différentes (26ter). En effet, un passage est créé pour laisser passer les câbles électriques.35 Dépannages des voitures électriques En cas de panne chez un particulier, dans un garage souterrain ou aérien, les véhicules électriques ne peuvent pas bouger. Pour les manipuler, il faut que les roues décollent du sol. (27) (27bis). Quatre ou plus de vérins hydrauliques (28) (28bis) (barre de pompage et robinet de purge non représenté) ou de crics (29) (29bis) associés à une série de roue se glissent sous le châssis. Sous celui-ci se trouvent des encoches réservé à cet effet. Ils sont délimités par trois arrêts de translations. Une latérale de l'extérieur vers l'intérieur. Deux longitudinales dans la même direction mais de sens opposé. Ils se mettent à partir de l'extérieur vers l'intérieur. Les deux vérins situés à la même hauteur sont reliés entre eux par une chaîne réglable. (Non représenté sur les schémas). (30) Lorsque la voiture ne touche plus le sol. Elle peut alors être tractée, poussé pour pouvoir changer la batterie dans les meilleures conditions. Pour cette opération les opérateurs ont besoin d'une table élévatrice tournante ou pas. L'avantage qu'elle soit tournante, facilite le déchargement et le chargement dans des lieux exigus. Table élévatrice tournante Elle sert à transporter la batterie entre le véhicule léger en panne et le camion de secours. Pour des raisons de sécurité et de facilité les manipulations, elle pivote sur son axe de trois cent soixante degrés (360°). Le plateau se meut verticalement au moyen par un vérin hydraulique (Référence TF 100 Table élévatrice manuelle 1000 kg. 1016 x 510 mm de France Manutention Route de Pénnalé 29360 CLOHARS CARNOËT) A partir de cette table, un roulement à billes ou à rouleau ou autre est fixé. Un autre plateau vient recouvrir le tout. Le plateau du dessus se fixe sur un roulement à billes placé en son centre. Les roulettes fixées sur un plateau aident au déséquilibre. La rotation est bloquée par une goupille. (Non représenté) Particularité pour les trains Actuellement le transport ferroviaire de voitures est réalisé par la Société National des Chemin de Fer (SNCF). Pour le transport de voiture électrique, il faut installer une prise de courant dite ménagère à proximité de chaque véhicule transporté. L'alimentation de ces prises est faite par l'alimentation du train Particularité des véhicules volants. Le système d'échange reste le même. Seule la batterie peut être différente en fonction du poids et 35 de la place dans l'avion ou l'hélicoptère. Mais ce service spécifique n'a lieu que dans les aéroports et héliports. Ca n'a aucune conséquence sur les autres véhicules roulant. Dans un avenir plus ou moins lointain, ce système pourra servir aux gros porteurs (BOEING 747, 787, A380, A350, autres). Particularité pour les cargos, les paquebots et.les péniches Pour ces gros navires, il est évident que ces batteries conçues pour des véhicules moins lourds ne peuvent pas être utilisées. Leurs fonctionnements requièrent des batteries adaptées. Mais le mode d'échange peut être le même. Particularité des bateaux de plaisance, de pêche, des voiliers. Le stockage est proche des bateaux. Le chargement se fait à la place du ou des réservoirs de fioul. En fonction de l'encombrement, les racks de différentes tailles peuvent être installés en différents lieux. Des stations hydroliennes sont installées sur les routes maritimes. Les bateaux de pêche partent à vides et reviennent chargés. Les batteries sont changées plus rapidement qu'à l'aller. Les installations des hydroliennes sont judicieusement placées. Les bateaux de pêche seront certainement plus des voiliers accompagnés de moteur électrique. 25 30 35 REVENDICATIONS1) Caractérise en ce qui concerne les connecteurs mâles et femelles qui sont communs à l'ensemble des différents véhicules ainsi que pour la recharge des batteries. L'utilisation des mêmes connecteurs mâles et femelles pour tous les véhicules terrestres maritimes, et aériens. (14) 2) Caractérise dans l'utilisation des armatures et les racks qui alimentent la motorisation. Facilitent l'utilisation des batteries de rechangent pour les bateaux et les camions et les bus et 10 autocars. (1) (2) 3) Caractérise la ceinture pour le transport dans les racks des batteries pour les camions et les bus et autocars. Indispensable pour mettre une batterie dans un rack pour un chargement vertical. (6) 4) Caractérise le système de mise en place d'une batterie dans son logement de recharge ou de l'en retirer dans les racks. (21). Mise en place des connecteurs femelles dans les racks de façon définitive. 20 5) Caractérise qu'un même type de batterie puissent être utilisé dans différent moyens de locomotion. Que ce soit un véhicule léger ou un poids lourds, bateaux, c'est le même type de batterie. Pour les camions elles sont seulement plus nombreuses. 25 6) Caractérise l'utilisation de prise de courant dite ménagère dans les wagons transportant des véhicules électriques (véhicules légers et poids lourds, autocars). La meilleure façon pour voyager loin sans recharge pour un véhicule électrique. Développement du fret pour les trains sur de très longues distances à une vitesse inespérée. 30 7) Caractérise la mise en place d'un onduleur et d'une prise électrique. Cette installation peut servir de différentes façons : barbecue, cafetière, théière, biberon, tronçonneuse, télévision, etc. 8) Caractérise l'utilisation d'énergie dite renouvelable différente en fonction du lieu de 35 production d'électricité. 15Comme le pétrole, le nucléaire, le charbon, le gaz sont des matières premières renouvelables mais pas à l'échelle humaine. C'est une nécessité d'ici quelques dizaines d'années. 10 15 20 25 30 35