Brevet FR2961771A1 — publié le 20111230

PROCEDE DE MONTAGE D'UN BAC DE BATTERIE ET DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE DANS UN VEHICULE ET PROCEDE DE DEMONTAGE DU BAC DE BATTERIE L'invention concerne un procédé de montage d'un bac de batterie et de l'électronique de puissance dans un véhicule. L'invention concerne également un procédé de démontage de ce même bac de batterie. L'invention a pour but de faciliter le montage et le démontage d'un tel bac de batterie dans un véhicule. L'invention a aussi pour but de faciliter le montage de l'l'électronique de puissance dans le véhicule. L'invention concerne le domaine des véhicules. L'invention concerne plus particulièrement mais pas exclusivement le domaine des véhicules automobiles terrestres à vocation urbaine, notamment les véhicules terrestres électriques et les véhicules terrestres hybrides rechargeables ou pas. Un véhicule est équipé d'une batterie électrique généralement située sous le plancher. L'implantation des batteries complètement à plat sous le véhicule permet un gain de place appréciable dans le véhicule. La batterie est contenue dans un bac de batterie. Le véhicule comporte également de l'électronique de puissance. L'électronique de puissance est formée par des éléments, notamment mais pas exclusivement un boîtier de gestion, un onduleur, un chargeur R, un chargeur L et un convertisseur. Les éléments formant l'électronique de puissance sont fixés de manière autonome dans le véhicule. Une fois tous les éléments fixés dans le véhicule, le câblage final est réalisé. L'opération de câblage des différents éléments formant l'électronique de puissance implique de faire passer dans le véhicule tous les câbles de connexion (circuit de puissance, circuit de contrôle, circuit de refroidissement). L'opération de câblage est, de plus, réalisée sous caisse, bras tendus par le monteur dans un environnement véhicule très contraint, limitant ainsi la place pour la manipulation des outils. Le document US2009314557 présente un dispositif de tiroir de batteries d'un engin de travaux. Le dispositif de commande de charge et décharge des batteries est positionné au-dessus de packs de batteries, et est relié au contrôleur de la pelle pour alimenter le moteur électrique d'actionnement de la pelle. Le document FR2853153 décrit une unité convertisseur et une batterie. L'unité convertisseur est vissée à une plaque de fixation de batterie qui est clavetée et attachée à un support de batterie par un boulon et un écrou. Le support de batterie est fixé à la carrosserie du véhicule. L'unité convertisseur est fixée à une face d'extrémité supérieure de la batterie à travers la plaque de fixation de la batterie. L'unité convertisseur et la batterie sont montées dans un compartiment du moteur et sont reliées entre elles par des câbles positifs et des câbles négatifs. Le document US2010071979 présente un dispositif d'assemblage d'un pack de batterie à un cadre formant une partie intégrante de la structure du dessous du véhicule. Le dispositif comprend un boîtier à l'intérieur duquel sont disposés au moins une cellule de batterie rechargeable, une unité de contrôle, un condensateur, un moyen de refroidissement, des prises mécaniques et électriques pour la charge. Le remplacement de la cellule de batterie implique également le remplacement de l'unité de contrôle, le condensateur, le moyen de refroidissement, les prises mécaniques et électriques pour la charge. Le coût d'entretien d'une telle batterie est donc rendu élevé. Le document US7398849 présente un dispositif de fixation d'un ensemble compact constitué d'une unité de commande de l'électronique et d'un bloc de batterie pour un véhicule du type camion. Le dispositif de fixation est situé à la partie médiane et latérale du châssis du camion. Le dispositif de fixation permet de réduire la longueur des câbles électriques. Le bloc de batterie est facilement démontable indépendamment de l'unité de commande. Le bloc de batterie est placé au dessus de l'unité de commande et est accessible latéralement. Cependant, le dispositif de fixation est compliqué à mettre en place, nécessite l'emploi de plusieurs pièces et génère un coût de mise en place élevé. Pour résoudre ces problèmes, l'invention prévoit d'optimiser au maximum le procédé de montage de la batterie électrique et du bloc d'électronique de puissance dans le véhicule tout en facilitant les opérations d'après vente et de changement de la batterie en fin de vie. L'invention prévoit, préalablement à leur montage sur le véhicule, de 35 rassembler les éléments formant l'électronique de puissance dans un même boîtier ou bloc d'électronique de puissance. Puis il est prévu de pré-câbler les éléments formant l'électronique de puissance. Le bloc contenant l'électronique de puissance pré-câblé est ensuite placé sur un bac de batterie contenant une batterie électrique. Les éléments de l'électronique de puissance et la batterie électrique sont raccordés électriquement au moyen d'un premier câble et d'un deuxième câble s'étendant entre le bac de batterie et le bloc renfermant l'électronique de puissance. Puis, l'ensemble bloc d'électronique et bac batterie est monté sur le véhicule pour la fixation du bloc d'électronique et du bac batterie au plancher du véhicule. La fixation du bac batterie et la fixation du bloc renfermant les éléments de l'électronique de puissance sont réalisées de manière indépendante l'une par rapport à l'autre dans le véhicule. Le bac de batterie est positionné par rapport au bloc d'électronique de puissance de telle manière que le bac de batterie est accessible par le dessous du véhicule. L'invention permet d'optimiser le câblage. L'invention permet d'obtenir un gain de temps énorme pour le câblage du véhicule. L'invention permet d'obtenir également un gain de temps pour le montage du bac de batterie et du bloc renfermant l'électronique de puissance (une seule action de levée pour le coiffage). L'opération de maintenance est facilitée pour changer la batterie. L'invention prévoit de câbler l'électronique de puissance avant de placer le bloc renfermant l'électronique de puissance sur le bac de batterie. Le bloc renfermant l'électronique de puissance et le bac de batterie sont fixés indépendamment l'un de l'autre. L'invention a donc pour objet un procédé de montage dans un véhicule d'une batterie électrique et de l'électronique de puissance, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - assembler des éléments de l'électronique de puissance dans un même bloc d'électronique de puissance, - insérer la batterie électrique dans un bac de batterie, - positionner le bloc d'électronique de puissance sur le bac de batterie, - raccorder électriquement les éléments de l'électronique de puissance à la batterie, et - fixer le bloc d'électronique de puissance et le bac de batterie sous le plancher du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes - fixer le bac de batterie à une structure du véhicule, puis - fixer le bloc d'électronique de puissance à une autre structure du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - réaliser une connexion électrique entre les éléments de l'électronique de puissance avant leur assemblage dans le bloc d'électronique de puissance. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - réaliser une connexion électrique entre des éléments de l'électronique de puissance après leur assemblage dans le bloc d'électronique de puissance. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - positionner le bloc d'électronique de puissance par rapport au bac de batterie de telle manière qu'un pion de centrage formé par le bac de batterie soit logé dans un logement formé par le bloc d'électronique de puissance. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - fixer le bloc d'électronique de puissance au plancher de telle manière que le pion de centrage soit délogé de son logement. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - fixer le bloc d'électronique de puissance par le dessus d'un plancher du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de montage comporte l'étape suivante - fixer le bac de batterie par le dessous du plancher. Enfin, dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de 35 montage comporte l'étape suivante - utiliser un moyen de levage pour rapprocher le bac de batterie et le bloc d'électronique de puissance au plancher du véhicule. Le démontage du bac de batterie s'effectue très simplement en démontant le bac de batterie de la structure sur laquelle elle est fixée. La disposition du bloc renfermant l'électronique de puissance par rapport au bac de batterie est réalisée de telle manière qu'il est très facile d'accéder au bac de batterie sans que le bloc renfermant l'électronique de puissance gêne l'accès au bac de batterie. L'invention a donc également comme autre objet un procédé de démontage du bac de batterie d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - démonter le bac de batterie d'une structure du véhicule, puis - remplacer le bac de batterie. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de démontage comporte l'étape suivante - démonter le bac de batterie par le dessous d'un plancher du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de démontage comporte l'étape suivante - débrancher électriquement le bac de batterie du bloc d'électronique de puissance préalablement au démontage du bac de batterie de la structure du véhicule. Enfin, dans un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé de démontage comporte l'étape suivante - utiliser un moyen de levage pour retirer le bac de batterie du plancher du véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagne. Celle-ci est donnée à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Figure 1 : Une représentation schématique d'un véhicule, selon un mode de réalisation de l'invention ; Figure 2 : Une représentation schématique tridimensionnelle d'un ensemble formé par un bac batterie et par un bloc renfermant l'électronique de puissance, selon un mode de réalisation de l'invention ; Figure 3: Une représentation schématique tridimensionnelle du contenu d'un ensemble formé par un bac de batterie et par un bloc renfermant l'électronique de puissance, selon un mode de réalisation de l'invention ; Figures 4a à 4b : Des représentations schématiques du procédé de montage dans un véhicule d'un ensemble formé par le bac de batterie et par un bloc renfermant l'électronique de puissance, selon un mode de réalisation de l'invention, et Figure 5 : Une représentation schématique d'un procédé de démontage d'un bac de batterie, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un véhicule terrestre selon un mode de réalisation de l'invention. Le véhicule 1 peut être un véhicule terrestre exclusivement électrique ou bien un véhicule terrestre hybride c'est-à-dire comprenant, en plus de l'énergie électrique, au moins une autre source d'énergie non électrique. Le véhicule 1 comprend une carrosserie 2 délimitant un habitacle intérieur 3. A l'intérieur de cet habitacle 3, est présent un plancher 4 en dessous duquel est positionné une batterie électrique 5 renfermée dans un bac de batterie 6. Plus précisément, la batterie électrique 5 est placée entre le plancher 4 et le sol sur lequel est déplacé le véhicule. Le véhicule 1 comporte également un bloc d'électronique de puissance 7 renfermant des éléments de l'électronique de puissance 11, 12, 13, 14, 15, figure 2. Figure 2, le bac de batterie 6 et le bloc renfermant l'électronique de puissance 7 comportent chacun capot 8, 9. Figure 3, le capot 8 du bac de batterie 6 et le capot 9 du bloc renfermant l'électronique de puissance 7 ont été retirés afin de mieux présenter le contenu du bac de batterie 6 et du bloc renfermant l'électronique de puissance 7. Le bac batterie 6 contient de modules 10 de batterie posés à plat. Le bloc d'électronique de puissance 7 contient les éléments de l'électronique de puissance. Les éléments de l'électronique de puissance comprennent, entre autres et non exclusivement, un onduleur 11, un convertisseur HT BT 12, un chargeur L 13 pour les charges lentes sur secteur, un chargeur R 14 pour les charges rapides sur prises spéciales et au moins un boîtier de gestion 15. Dans un exemple (non représenté), il existe plusieurs boîtiers de gestion. Tous ces éléments sont pré-câblés avant la fermeture des capots 8 et 9. Selon l'exemple de l'invention, l'onduleur 11, le convertisseur HT BT 12, le chargeur L 13 pour les charges lentes sur secteur, le chargeur R 14 pour les charges rapides sur prises spéciales et les boîtiers de gestion 15 sont placés dans un même bloc ou bloc d'électronique de puissance 7. Les différents éléments formés par l'électronique de puissance peuvent être raccordés électriquement les uns avec les autres préalablement à leur insertion dans le bloc d'électronique de puissance 7. Ou bien les différents éléments formés par l'électronique de puissance peuvent être raccordés électriquement les uns avec les autres après leur insertion dans le bloc d'électronique de puissance 7. Le bloc d'électronique de puissance 7 est placé au dessus du bac de batterie 6. Par au dessus du bac de batterie 6 on entend entre le plancher 4 et le bac de batterie 6. Le bloc d'électronique de puissance 7 est placé sur une extrémité du bac de batterie 6. Le procédé de montage de l'ensemble bac de batterie 6 et bloc d'électronique de puissance 7 est réalisé de la manière suivante. Dans un premier temps, les éléments 11, 12, 13, 14 et 15 formant l'électronique de puissance sont reliés électriquement les uns avec les autres. Puis, ces mêmes éléments connectés sont insérés dans un bloc pour former le bloc d'électronique de puissance 7. Le bloc d'électronique de puissance 7 est ensuite placé au dessus du bac de batterie 6. La position du bloc d'électronique de puissance 7 par rapport au bac de batterie 6 est maintenue par l'intermédiaire de pions de centrage 16 formés par le bac de batterie 6, figure 4a. Ces pions de centrage 16 forment chacun une protubérance et sont destinés à être insérés dans un logement 17 en correspondance formé par le bloc d'électronique de puissance 7. Puis, le bac batterie 6 et bloc d'électronique de puissance 7 sont raccordés électriquement l'un avec l'autre au moyen d'un premier câble électrique 18 et d'un deuxième câble électrique 19. Puis une fois assemblés électriquement, le bac de batterie 6 et le bloc d'électronique de puissance 7 sont élevés depuis le sol en direction du plancher 4 et en dessous du plancher 4. Par en dessous du plancher 4 on entend entre le plancher 4 et le sol. Cette élévation peut s'effectuer soit manuellement, soit à l'aide d'un moyen de levage 20,21. Cette élévation s'effectue verticalement par rapport à un plan de déplacement du véhicule. Le moyen de levage peut être une structure élévatrice du type mécanique 20 comme représentée figures 4 a et 4b ou une structure du type pneumatique 21 comme représentée figure 4c. Pendant cette élévation, le bloc d'électronique de puissance 7 est maintenu relativement par rapport au bac batterie 6 du fait des pions de centrage 16. Les pions de centrage 16 permettent également d'assurer le bon positionnement du bloc d'électronique de puissance 7 par rapport au bac de batterie 6 et par rapport au support sur lequel vont être fixés le bloc d'électronique de puissance 7 et le bac de batterie 6. Le bac de batterie 6 est fixé à une structure 22 du véhicule par le dessous du véhicule. Par le dessous du véhicule on entend entre le plancher 4 et le sol. La structure 22 du véhicule peut être une traverse. Le bloc d'électronique de puissance 7 est fixé à une autre structure 23 du véhicule qui peut aussi être une traverse du véhicule différente de celle sur laquelle est fixé le bac de batterie 6. Puis dans une deuxième étape figure 4b, une fois que le bac de batterie 6 est fixé, la structure élévatrice 20 est retirée. Le bloc d'électronique de puissance 7 est ensuite fixé à l'autre structure 23 du véhicule 1. La fixation du bac de batterie 6 et du bloc d'électronique de puissance 7 peut s'effectuer via des vis telles que 24, 25. Une fois le bloc d'électronique de puissance 7 fixé, le bac de batterie 6 et le bloc d'électronique de puissance 7 sont légèrement espacés l'un de l'autre. Les pions 16 ne sont plus logés dans leur logement 17 correspondant. Le vissage par les vis 25 permet au bloc d'électronique de puissance 7 de ne plus être en contact avec le bac de batterie 6. Le premier câble 18 et le deuxième câble 19 sont de longueur permettant un léger déplacement relatif vers le plancher du bac de batterie 6 et du bloc d'électronique de puissance 7. Dans cette configuration, le bac de batterie 6 et le bloc d'électronique de puissance 7 sont fixés de manière indépendante et sont reliés entre eux via la connectique. Le procédé de démontage est le suivant, figure 5. Le bac de batterie 6 et le bloc d'électronique de puissance 7 sont déconnectés électriquement en débranchant le premier câble 18 et le deuxième câble 19 du bac de batterie 6. Le bac batterie 6 est ensuite démonté de la structure 22 en dévissant les vis associées à la structure 22. Le bac de batterie 6 peut être ensuite remplacé par un autre bac de batterie ou parle même bac de batterie 6 une fois la batterie 5 contenue rechargée. Ainsi, en cas de maintenance, le bac de batterie 6 peut facilement être désolidarisé du véhicule (au niveau des fixations et des connexions) 5 permettant le changement aisé des batteries en fin de vie véhicule. REVENDICATIONS1 - Procédé de montage dans un véhicule (1) d'une batterie électrique (5) et de l'électronique de puissance (11,12,13,14,15), caractérisé en ce qu'il 5 comporte les étapes suivantes - assembler des éléments de l'électronique de puissance (11,12,13,14,15) dans un même bloc d'électronique de puissance (7), - insérer la batterie électrique dans un bac de batterie (6), - positionner le bloc d'électronique de puissance sur le bac de batterie, 10 - raccorder électriquement les éléments de l'électronique de puissance à la batterie, et - fixer le bloc d'électronique de puissance et le bac de batterie sous le plancher du véhicule. 2 - Procédé de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'il comporte les étapes suivantes - fixer le bac de batterie à une structure (22) du véhicule, puis - fixer le bloc d'électronique de puissance à une autre structure (23) du véhicule. 3 - Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 2, 20 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - réaliser une connexion électrique entre les éléments de l'électronique de puissance avant leur assemblage dans le bloc d'électronique de puissance. 4 Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 2, 25 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - réaliser une connexion électrique entre les éléments de l'électronique de puissance après leur assemblage dans le bloc d'électronique de puissance. - Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 4, 30 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - positionner le bloc d'électronique de puissance par rapport au bac de batterie de telle manière qu'un pion de centrage (16) formé par le bac de batterie soit logé dans un logement (17) formé par le bloc d'électronique de puissance. 35 6 - Procédé de montage selon la revendication 5, caractérisé en cequ'il comporte l'étape suivante - fixer le bloc d'électronique de puissance au plancher de telle manière que le pion de centrage soit délogé de son logement 7 - Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - fixer le bloc d'électronique de puissance par le dessus d'un plancher (4) du véhicule. 8 - Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - fixer le bac de batterie par le dessous du plancher. 9 - Procédé de montage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - utiliser un moyen de levage (20) pour rapprocher le bac batterie et le bloc d'électronique de puissance au plancher du véhicule. 10 - Procédé de démontage d'un bac de batterie d'un véhicule (1), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - démonter le bac de batterie (6) d'une structure (22) du véhicule, puis - remplacer le bac de batterie. 11 - Procédé de démontage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - démonter le bac de batterie par le dessous d'un plancher (4) du véhicule. 12 - Procédé de démontage selon l'une des revendications 10 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - débrancher électriquement le bac de batterie du bloc d'électronique de puissance préalablement au démontage du bac de batterie de la structure du véhicule. 13 - Procédé de démontage se l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - utiliser un moyen de levage (21) pour retirer le bac de batterie du plancher du véhicule.