Brevet FR2998525A1 — publié le 20140530

Trappe additionnelle pour une station d'échange rapide de la batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride La présente invention concerne un dispositif à trappe additionnelle pour une station d'échange rapide de la batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride. Les véhicules électriques actuels, notamment ceux utilisant une batterie Lithium-ion (Li-ion) comme batterie de traction, ont encore une autonomie limitée, en tous cas bien inférieure à l'autonomie de la plupart des 10 véhicules thermiques. Dans le but de résoudre ce problème d'autonomie, des stations d'échange de batterie pour fiacres électriques ont été mises en place dès la fin du XlXème siècle aux Etats-Unis. Un inconvénient majeur de ces 15 premières stations était l'absence d'automatisation, qui rendait le temps nécessaire à l'échange d'une batterie très variable selon le nombre et l'expérience des opérateurs. Il s'agit là d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. 20 Dans le but de résoudre ce problème de temps d'échange, des stations d'échange rapide ont été proposées, comme la station décrite par la demanderesse dans la demande de brevet FR2967118 A1, de sorte que le temps d'échange de la batterie d'un véhicule électrique devienne sensiblement équivalent au temps de remplissage du réservoir de carburant 25 d'un véhicule thermique. Cette demande décrit notamment un dispositif pour empêcher qu'un corps étranger ne pénètre sous le véhicule durant l'échange et ne tombe ainsi dans la fosse creusée dans le sol pour le passage de la batterie au montage comme au démontage. Incidemment, cette demande décrit également une trappe coulissante permettant d'obturer 30 l'ouverture au dessus de la fosse lorsque la station d'échange n'est pas utilisée. Un inconvénient de cette station tient aux dimensions de la trappe, notamment sa longueur suivant l'axe longitudinal du véhicule, qui limite de manière définitive le type de véhicule pouvant échanger sa batterie dans la station. Par exemple, si l'ouverture formée par la trappe en position ouverte est trop longue, alors les véhicules à empattement court ne pourront utiliser la station d'échange. A contrario, si l'ouverture formée par la trappe en position ouverte est trop courte, alors les véhicules à empattement long dont la batterie utilise tout le potentiel architectural offert ne pourront pas non plus utiliser la station d'échange, car l'emplacement et surtout le gabarit de leur batterie empêcheront le passage de cette dernière par l'ouverture restreinte laissée par la trappe ouverte. Pour être compatible avec cette station d'échange la longueur de la batterie devrait alors être limitée à celle des batteries installées sur les véhicules à empattement court. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. Par ailleurs, dans le but de permettre spécifiquement l'accès à une batterie logée à l'arrière d'un véhicule au niveau du coffre, la demanderesse a décrit précédemment dans la demande de brevet déposée sous le numéro FR1155925, mais pas encore publiée à la date de dépôt de la présente demande de brevet, une station comportant une trappe centrale permettant l'accès à une batterie montée centralement entre les essieux avant et arrière d'un véhicule, ainsi qu'une trappe arrière permettant l'accès à une batterie logée à l'arrière du véhicule au niveau du coffre. Un inconvénient de cette station est qu'elle ne permet pas d'échanger la batterie d'un véhicule dont la batterie est logée vers l'avant du véhicule ou d'échanger la batterie d'un véhicule de grande longueur. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. L'invention a notamment pour but de fournir une station d'échange rapide de la batterie de traction d'un véhicule électrique, qui soit utilisable quelle que soit la catégorie dudit véhicule, notamment sans restriction quant à sa taille. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour échanger une batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride dès lors que la batterie est amovible par le dessous du véhicule. Le dispositif comporte une première trappe disposée en dessous du véhicule, l'ouverture de cette première trappe créant un accès vers une fosse par laquelle transite la batterie, au montage comme au démontage. Le dispositif comporte 5 également une deuxième trappe disposée de manière adjacente à la première trappe dans la direction de l'avant du véhicule. L'ouverture de la deuxième trappe simultanément à l'ouverture de la première trappe augmente, dans la direction de l'avant du véhicule, la longueur de l'accès vers la fosse, de sorte à autoriser l'utilisation de la station à des véhicules de 10 longueurs variables. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif peut avantageusement comporter des moyens d'accueil des roues arrières du véhicule et des moyens d'appui des roues avant du véhicule, les moyens d'appui des roues avant pouvant comporter des moyens de détection de la 15 présence desdites roues avant, lesdits moyens de détection pouvant commander l'ouverture de la deuxième trappe s'ils détectent la présence des roues avants sur les moyens d'appui. Par exemple, les moyens de détection de présence peuvent inclure des capteurs de poids et/ou des capteurs optiques. 20 Dans un mode de réalisation préférentiel, la deuxième trappe peut comporter deux vantaux s'ouvrant et se refermant par coulissement dans des directions opposées, lesdits vantaux pouvant être mis en mouvement par un dispositif pouvant inclure au moins un moteur électrique couplé à une chaîne ou à une crémaillère. 25 Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'accueil des roues arrière peuvent avantageusement être des plateaux de positionnement du véhicule dans un référentiel prédéterminé d'un plan horizontal. Avantageusement, le dispositif peut comporter en outre une 30 troisième trappe disposée de manière adjacente à la première trappe dans la direction de l'arrière du véhicule, l'ouverture de la troisième trappe simultanément à l'ouverture de la première et/ou de la deuxième trappe pouvant encore augmenter, dans la direction de l'arrière du véhicule, la longueur de l'accès vers la fosse. 35 L'invention décrite précédemment a donc pour principal avantage de n'avoir aucune limitation quant à la diversité d'empattement des véhicules pouvant être pris en charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : - les figures I a et 1 b, par des vues de dessus, un exemple de véhicule à empattement court en station d'échange selon l'invention ; - les figures 2a et 2b, par des vues de dessus, un exemple de véhicule à empattement long en station d'échange selon l'invention ; - les figures 3a et 3b, par des vues en perspective, un exemple selon l'invention de transmission du mouvement de translation des trappes par chaîne ; - la figure 4, par une vue en perspective, un exemple d'ensemble selon l'invention de 2 trappes additionnelles en position d'attente d'un véhicule ; - les figures 5a et 5b, par des vues en coupe, des exemples de trappes selon l'invention en position fermées en attente du véhicule et en position ouvertes pendant l'échange de batterie. Les figures 1a et 1b illustrent, par des vues de dessus, un exemple de station d'échange selon l'invention, accueillant un véhicule à empattement court, dont seules les quatre roues R1, R2, R3 et R4 sont représentées par souci de clarté. Cette station comporte une trappe 23 disposée en position sensiblement centrale sous le véhicule, ainsi qu'une une trappe additionnelle 24 disposée sensiblement en position arrière par rapport au véhicule. Les moyens d'actionnement des trappes 23 et 24 sont des moyens d'actionnement d'une trappe sur laquelle le véhicule n'est jamais amené à reposer. Il peut par exemple s'agir de mécanismes à chaîne ou à crémaillère pour transformer le mouvement de rotation d'un moteur électrique en un mouvement de translation des trappes 23 et 24. Cette station comporte également des plateaux de positionnement 25 et 26 disposées sensiblement sous les roues arrière R3 et R4 du véhicule. Les plateaux 25 et 26 permettent de positionner le véhicule dans un référentiel prédéterminé du plan horizontal. Les moyens de d'actionnement des plateaux de positionnement 25 et 26, sur lesquelles les roues arrières du véhicule reposent systématiquement, sont des moyens évolués déjà décrits par la demanderesse dans la demande déposée sous le numéro FR1155925 mais pas encore publiée à la date de dépôt de la présente demande de brevet. Selon l'invention, cette station comporte en outre une trappe additionnelle 27 formée par deux vantaux coulissants 27a et 27b disposés sensiblement sous les roues avant R1 et R2 du véhicule, dès lors que celui-ci est à empattement court. En tout cas, la trappe additionnelle 27 est disposée, par rapport à la trappe 23, de manière adjacente, c'est-à-dire spatialement contiguë, et dans la direction de l'avant (AV) du véhicule. Cette station comporte également des zones d'appui fixes 21 et 22 pour roues avants mais, comme illustré par les figures 1 a et 1 b, ces zones restent inoccupées lorsque le véhicule est à empattement court : elles ne sont utilisées que lorsque le véhicule est un véhicule à empattement long, comme illustré par les figures 2a et 2b qui suivent. De même, lorsque le véhicule est à empattement court, ses roues avant R1 et R2 reposent sur les vantaux 27a et 27b de la trappe additionnelle 27 et il n'est pas possible d'ouvrir cette dernière qui reste donc fermée. La figure la illustrant la station lorsque ses trappes 23 et 24 sont fermées alors que la figure lb illustre la station lorsque ses trappes 23 et 24 sont ouvertes, il apparaît clairement que l'ouverture des seules trappes 23 et 24 selon l'invention suffise, dans le cas d'un véhicule à empattement court, à permettre le passage de la batterie vers la baie d'accueil ou vers la fosse. Les figures 2a et 2b illustrent, par des vues de dessus, un exemple de véhicule à empattement long, dont seules les roues R1', R2', R3' et R4' sont représentées par souci de clarté, dans le même exemple de réalisation de station selon l'invention que celui illustré par les figures la et 1 b. S'agissant d'un véhicule à empattement long, ses roues avant R1' et R2' reposent sur les zones d'appui fixe 21 et 22 respectivement. Les zones d'appui 21 et 22 peuvent comporter en outre des capteurs permettant de détecter la présence des roues avant R1' et R2'. Il peut s'agir de capteurs de poids disposé sous les zones d'appui 21 et 22 ou encore d'un dispositif de capteurs optiques émettant un faisceau dont la rupture entraîne une détection de présence. Ainsi, non seulement la trappe additionnelle 24 peut être ouverte, mais également les vantaux 27a et 27b de la trappe additionnelle 27 peuvent être ouverts si les roues sont détectées sur les zones d'appui 21 et 22. La figure 2a illustrant la station lorsque ses trappes 23 et 24 sont fermées alors que la figure 2b illustre la station lorsque ses trappes 23 et 24 sont ouvertes, il apparaît encore plus clairement que l'ouverture de l'ensemble des trappes additionnelles 24 et 27 selon l'invention permette d'augmenter significativement les dimensions du passage pour la batterie vers la baie d'accueil ou vers la fosse. Les figures 3a et 3b illustrent, par une vue du dessus en perspective et une vue du dessous en perspective respectivement, un exemple de réalisation du vantail 27a selon l'invention. La figure 4 illustre, par une vue du dessus en perspective, les vantaux 27a et 27b en position fermée d'attente du véhicule. Les figures 5a et 5b illustrent respectivement, par des vues de profil en coupe, les vantaux 27a et 27b en position fermée en attente du véhicule et en position ouverte pendant l'échange de batterie. Les figures 4, 5a et 5b illustrent notamment le fait que le vantail 27b est symétrique au vantail 27a. Tout d'abord, il est important de comprendre la différence essentielle entre les plateaux de positionnement 25 et 26 et les vantaux 27a et 27b. En effet, les plateaux de positionnement 25 et 26 supportent systématiquement les roues arrière du véhicule et s'écartent systématiquement également, ceci quel que soit l'empattement du véhicule, pour positionner le véhicule dans un référentiel prédéterminé. Alors que les vantaux 27a et 27b ne supportent que éventuellement les roues avant du véhicule, uniquement si celui-ci est à empattement court ; ainsi, les vantaux 27a et 27b ne s'ouvrent que dans le cas où elles ne supportent pas les roues du véhicule, c'est-à-dire s'il s'agit d'un véhicule à empattement long. Par conséquent, les vantaux 27a et 27b ne supportant pas le véhicule lorsqu'ils sont en mouvement, des mécanismes à chaîne ou à crémaillère pour transformer le mouvement de rotation d'un moteur électrique en un mouvement de translation des vantaux 27a et 27b peuvent être mis en oeuvre. Ainsi, sur l'exemple de réalisation des figures 3a, 3b, 4, 5a et 5b, les vantaux 27a et 27b peuvent comporter des rouleaux d'appui 50 aptes à supporter une roue avant du véhicule, à l'arrêt ou en roulage. Les axes de rotation des rouleaux 50 peuvent être supportés par un berceau supérieur 51 formant un encadrement des rouleaux 50, le berceau 51 étant apte lui aussi à supporter une roue avant, en roulage notamment. Le berceau supérieur 51 peut être solidaire d'un berceau inférieur 53, lui-même agencé de manière glissante sur des rails de translation 52. Des motoréducteurs 54 peuvent entraîner le berceau inférieur 53 en translation sur les rails 52 par l'intermédiaire d'une chaîne 55. La présente invention a donc encore pour avantage de fournir une station d'échange rapide de batterie de traction qui admette la plus grande diversité de taille de véhicules, allant du segment des micro-urbaines 20 jusqu'au segment des grandes familiales. REVENDICATIONS1. Dispositif pour échanger une batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride, la batterie étant amovible par le dessous dudit véhicule, le dispositif comportant une première trappe (23) disposée en dessous du véhicule, l'ouverture de ladite première trappe créant un accès vers une fosse par laquelle transite la batterie, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième trappe (27) disposée de manière adjacente à la première trappe dans la direction de l'avant (AV) du véhicule, l'ouverture de la deuxième trappe simultanément à l'ouverture de la première trappe augmentant dans la direction de l'avant du véhicule la longueur (X) de l'accès vers la fosse, de sorte à autoriser l'utilisation de la station à des véhicules de longueurs variables. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'accueil des roues arrières (R3', R4') du véhicule et des moyens d'appui (21, 22) des roues avant (R1', R2') du véhicule, ces moyens d'appui des roues avant comportant des moyens de détection de la présence desdites roues avant, lesdits moyens de détection commandant l'ouverture de la deuxième trappe (27) s'ils détectent la présence des roues avants sur les moyens d'appui. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection de présence incluent des capteurs de poids et/ou des capteurs optiques. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième trappe (27) comportent deux vantaux (27a, 27b) s'ouvrant et se refermant par coulissement dans des directions opposées, lesdits vantaux étant mis en mouvement par un dispositif incluant au moins un moteur électrique couplé à une chaîne ou à une crémaillère. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'accueil des roues arrières (R3', R4') sont des plateaux de positionnement (25, 26) du véhicule dans un référentiel prédéterminé d'un plan horizontal. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième trappe (24) disposée de manière adjacente à la première trappe (23) dans la direction de l'arrière du véhicule, l'ouverture de la troisième trappe simultanément à l'ouverture de la première et/ou de la deuxième trappe (27) augmentant dans la direction de l'arrière du véhicule la longueur (X) de l'accès vers la fosse.