Brevet FR3054931A1 — publié le 20180209

La présente invention concerne le domaine des systèmes de stockage d'énergie électrique. Plus précisément, la présente invention concerne le domaine des systèmes de stockage d'énergie électrique, typiquement à base de cellules de batterie électrique, destinés à être intégrés dans un mât par l'intermédiaire d'une ouverture latérale formée dans celui-ci, et recouverte par une trappe. La présente invention s'applique tout particulièrement au domaine du stockage de l'énergie électrique dans des mâts urbains. Elle concerne notamment des équipements autonomes en énergie, alimentés par une source renouvelable en énergie et incluant un moyen de stockage. L'invention n'est toutefois pas limitée à cet usage et s'applique également à d'autres systèmes raccordés au réseau et incorporant un 15 moyen de stockage. De nombreux travaux font état de systèmes autonomes en électricité qui sont montés sur des mâts (éclairage, vidéo, capteur météo, émetteur radio ...) utilisant des batteries qui, pour des raisons de quantité d'énergie, sont installées soit sous terre près du mât, soit 20 contre le mât dans un coffret, soit en sommet de mât dans un coffret ou un système mécanique qui permet de contenir ces batteries. Tant que la taille de la batterie est inférieure à la longueur de la trappe, on peut l'insérer sans difficulté dans le mât. Mais très souvent cela ne représente pas assez d'énergie 25 compte-tenu des applications à alimenter. Le mât étant souvent assez long (plusieurs mètres) il est dommage de ne pas profiter de cet espace vide. De nombreux documents antérieurs font état de batteries conçues en matériaux souples ou de batteries de forme modulaire. 30 Aucune des solutions jusqu'ici proposées ne donne cependant totalement satisfaction. On trouvera des exemples de systèmes connus dans les documents : CN203375318, CN105161644, CN105280870, 3054931 2 CN105356836, DE10352046, EP2913867, EP2950366, EP2666197, JP2003318433, KR20160009414, KR20160020811, US5516603, US6224997, W02016051645. Les éléments de batteries industrielles sont des éléments solides 5 qui ont des formes parallélépipédiques ou circulaires et leur assemblage ne permet pas des formes adaptées à des mâts. Par ailleurs, les batteries sont les éléments les plus sensibles dans des systèmes autonomes en énergie et ce sont elles qui déterminent souvent la durée de vie du produit. L'accès à la batterie 10 reste donc impératif si l'on veut avoir une maintenance facile et une fiabilité. Cependant, en insérant les batteries dans le mât par l'une des extrémités axiales de celui-ci, on se retrouve dans l'impossibilité d'enlever la batterie sans démonter le mât. La maintenance devient alors coûteuse. La présente invention a pour but d'améliorer l'état de la technique. L'invention repose en particulier sur le constat que la quasi- totalité des mâts proposés aujourd'hui sont pourvus de trappes de visite latérales à hauteur d'homme, typiquement à proximité du bas du mât. Dans ce contexte, la présente invention atteint l'objectif de perfectionner l'état de la technique grâce à un ensemble de stockage d'énergie électrique caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs sous-ensembles de stockage d'énergie électrique juxtaposés axialement, des 25 moyens de liaison électrique disposés entre les différents sous-ensembles et des moyens de liaison mécanique qui assurent une liaison axiale entre les différents sous-ensembles tout en autorisant une inclinaison relative entre les différents sous-ensembles pour permettre l'insertion de l'ensemble dans un mât tubulaire par une ouverture 30 latérale formée dans le mât tout en autorisant l'ensemble à reprendre une géométrie rectiligne dans laquelle les sous-ensembles sont axialement alignés, lorsque tous les sous-ensembles sont disposés dans le mât. 3054931 3 Selon d'autres caractéristiques avantageuses de la présente invention : - chaque sous-ensemble comprend un groupe de cellules de stockage équi-réparties autour d'un axe, 5 - chaque groupe de cellules comprend un nombre de cellules supérieur à deux, - les moyens de liaison mécanique comprennent un axe flexible disposé dans l'espace interne de chaque groupe de cellules, - les moyens de liaison mécanique comprennent une enveloppe 10 extérieure, - il est prévu une entretoise entre chaque paire de groupes de cellules adjacents. La présente invention concerne également les mâts équipés d'une ouverture fermée par une trappe et contenant un ensemble de 15 stockage d'énergie électrique tel que défini précédemment, conforme à l'invention. La présente invention offre donc une solution élégante permettant d'insérer les batteries dans le mât par l'intermédiaire d'ouvertures latérales fermées par des trappes. 20 D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un 25 ensemble de stockage d'énergie électrique conforme à la présente invention en position incurvée adaptée pour insertion à l'intérieur d'un mât, - la figure 2 représente un sous-ensemble de stockage d'énergie électrique conforme à l'invention comprenant un groupe de cellules de 30 stockage équi-réparties autour d'un axe, - la figure 3 représente le même ensemble de stockage d'énergie électrique que la figure 1 en position rectiligne, 3054931 4 - la figure 4 représente schématiquement l'insertion d'un ensemble de stockage d'énergie électrique conforme à l'invention à l'intérieur d'un mât, et - la figure 5 représente le mât ainsi équipé refermé à l'aide de sa trappe. 5 Comme on le voit sur les figures annexées, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'ensemble de stockage d'énergie électrique 10 est composé de plusieurs sous-ensembles 20 de stockage d'énergie électrique juxtaposés axialement. De préférence, chaque sous-ensemble 20 est lui-même formé 10 d'un groupe de cellules de stockage 30 équi-réparties autour d'un axe central 0-0. La structure de chaque cellule individuelle 30 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation connus en soi et ne sera donc pas décrite dans le détail par la suite. 15 On rappelle cependant, que de préférence, chaque cellule 30 est formée par un enroulement de films formant anode et respectivement cathode, enrobés d'électrolyte et disposés dans un conteneur. Les films formant anode et cathode émergent respectivement sur l'une des extrémités axiales de l'enroulement pour former les bornes positive et 20 négative de la cellule de stockage d'énergie électrique. Ces extrémités d'enroulement sont reliées à des bornes respectives de connexion par tout moyen approprié. Plus précisément encore, dans le cadre de l'invention, chaque groupe 20 de cellules 30 de stockage comprend de préférence un nombre N de cellules 30 supérieur à deux, typiquement mais non limitativement N au moins égal à quatre cellules 30, équi-réparties autour de l'axe 0-0. Chaque groupe 20 de cellules 30 ménage ainsi en son centre un volume central et axial, traversant libre. Selon l'invention, un axe flexible est disposé dans les espaces internes coaxiaux de l'ensemble des groupes 20 de cellules 30 alignés. Un tel axe est référencé 40 sur les figures annexées. 3054931 5 Les différents sous-ensembles 20 de cellules 30 sont de préférence maintenus juxtaposés axialement par l'axe flexible 40, grâce à tout moyen mécanique approprié, par exemple grâce à des rondelles 42 engagées sur les extrémités axiales de l'empilement formé par les 5 différents sous-ensembles 20 juxtaposés axialement, et en prise avec l'axe 40. L'axe flexible peut être réalisé en tout matériau approprié. Il peut s'agir d'un axe métallique ou d'un axe en matière thermoplastique ou composite, voire tout matériau équivalent. 10 Les moyens de liaison mécanique qui assurent la liaison axiale entre les différents sous-ensembles 20, peuvent également comprendre une enveloppe externe entourant l'ensemble de stockage formé par empilement axial de plusieurs sous-ensembles 20. Une telle enveloppe extérieure peut venir en remplacement de l'axe flexible central 40 ou en 15 complément de celui-ci. Là encore l'enveloppe extérieure peut être réalisée en tout matériau approprié, de préférence en matériau thermoplastique. L'ensemble de stockage comprend également des moyens de liaison électrique entre les différents sous-ensembles 20 juxtaposés. De 20 tels moyens de liaison électrique peuvent être formés de toute structure connue en soi à base de lames de liaison électrique ou de fils électriques fixés sur les bornes des cellules 30 et possédant une souplesse et flexibilité suffisantes pour autoriser l'incurvation de l'ensemble, comme illustré notamment sur les figures 1 et 4 annexées. 25 Comme on le voit sur les figures, il est prévu en outre de préférence entre chaque paire de sous-ensembles 20 adjacents, des entretoises 50 d'une épaisseur axiale suffisante pour autoriser une inclinaison relative entre chaque paire de sous-ensembles 20 adjacents suffisante pour permettre l'engagement dans un mât M sans modifier au 30 moins sensiblement la distance axiale entre chaque paire de sous- ensembles 20 adjacents, au centre de chacun des sous-ensembles. Cette disposition permet de garantir la fiabilité de la liaison électrique au niveau de l'ensemble malgré l'incurvation imposée. 3054931 6 On comprend en effet, qu'une modification sensible de l'écartement entre deux sous-ensembles 20 adjacents tendrait au contraire à fragiliser la liaison électrique entre ces sous-ensembles. La présente invention concerne également, comme indiqué 5 précédemment, les mâts M équipés d'un sous-ensemble 10 conforme à l'invention. On a illustré schématiquement sur la figure 4 le démontage d'une trappe T pour permettre l'insertion de l'ensemble 10 à l'intérieur du mât M en position incurvée, par l'ouverture O ainsi libérée, ou 10 inversement permettre le retrait d'un ensemble préalablement installé. On a représenté, par ailleurs, sur la figure 5 le mât refermé par la trappe T une fois l'ensemble 10 totalement inséré dans le mât M. L'homme de l'art comprendra que pour permettre cette insertion, la section externe de l'ensemble 10 considérée 15 transversalement à l'axe 0-0, ainsi bien entendu que la section droite similaire de chaque sous-ensemble 20, doit être inférieure à la section droite interne libre du mât M. Par ailleurs, les dimensions relatives de la longueur axiale de l'ouverture O d'une part et de la longueur de chaque sous-ensemble 20 20 et/ou de chaque ensemble 10, peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Dans le cadre de l'invention, à titre d'exemple non limitatif, la longueur de chaque sous-ensemble 20 est de préférence sensiblement inférieure à la longueur axiale de l'ouverture O fermée par la trappe T. 25 Typiquement la longueur de chaque sous ensemble 20 peut être inférieure à la moitié de la longueur de l'ouverture O, avantageusement inférieure au tiers de cette longueur. A titre d'exemple non limitatif, selon le mode de réalisation illustré sur les figures annexées, la longueur de chaque sous-ensemble 20, et par conséquent la longueur de chaque 30 cellule 30, est de l'ordre de grandeur du tiers de la longueur de la trappe T, pour permettre une inclinaison adéquate entre deux sous-ensembles 20 adjacents. 3054931 7 L'homme de l'art comprendra que la présente invention permet d'offrir une solution idéale pour une application autonome sur un mât en autorisant la réalisation d'un ensemble de stockage 10 formé par un assemblage et une pluralité de batteries longues et fines aisément 5 insérables dans le mât. L'ensemble des cellules 30 peuvent être connectées selon un agencement parallèle et/ou série adapté en fonction des puissances, intensités, et tensions requises. On a illustré schématiquement sur la figure 3 annexée, les fils de 10 sortie, positif et négatif, 60 et 62, d'un tel ensemble. On a également représenté schématiquement sur la figure 3 un fil 64 servant de sortie à un capteur de température en complément avec l'un des fils 60 ou 62 précités. Comme on le voit sur la figure 4, selon l'invention, l'ensemble 10 15 est inséré en position incurvée à l'intérieur du mât après retrait de la trappe. Dès que l'ensemble 10 est situé intégralement à l'intérieur du mât, il peut retrouver sa forme rectiligne. L'axe central 40 et/ou l'enveloppe formant moyen de fixation mécanique, exerce(nt) un effet ressort ramenant ensuite l'ensemble en position rectiligne. 20 L'invention permet de positionner un modèle de stockage d'énergie électrique avec une grande longueur et donc possédant une grande autonomie, tout en gardant un diamètre assez petit par rapport au mât M. Le nombre de sous-ensembles 20 peut être adapté à la quantité 25 d'énergie nécessaire pour l'application. Une fois l'ensemble 10 placé dans le mât, le bas de la batterie est fixé de manière conventionnelle à l'intérieur du mât via la trappe de visite au niveau de ces liaisons 60, 62, 64 sur le plan électrique et avec tout moyen de liaison mécanique adapté. L'ensemble 10 conforme à 30 l'invention est ainsi aisément accessible. La présente invention offre l'avantage d'une solution discrète. Une fois la trappe de visite T refermée, rien ne laisse penser qu'une batterie 10 est située dans le mât M. 3054931 8 L'invention offre également une solution élégante côté sécurité dans la mesure où elle permet de protéger l'ensemble 10 de stockage contre les chocs. Le mât M devient en effet une coque de protection de la batterie. 5 La présente invention s'applique en particulier à une application à l'éclairage solaire autonome. Cependant, cet exemple n'est pas limitatif. Les moyens d'éclairage solaire autonome sont des moyens d'éclairage alimentés par l'énergie solaire grâce à des cellules photovoltaïques. L'énergie produite la journée est stockée dans une 10 batterie avant d'être utilisée pour la nuit pour alimenter un luminaire. La batterie nécessite au cours de la vie du produit d'être changée lors d'actes de maintenance. Ce changement implique, avec les formes de batteries existantes de travailler en hauteur et de démonter le mât, ce qui rend la maintenance de ces produits coûteuse. L'invention autorise 15 une grande facilité de maintenance. L'invention concerne ainsi un système de stockage d'énergie électrique caractérisé par un assemblage longiligne de plusieurs groupes de cellules de batterie permettant le passage par une ouverture de mât grâce à une courbure applicable sur le système. Le système reprend sa 20 forme linéaire initiale instantanément après son passage par l'ouverture. L'invention s'applique à tout type de systèmes de stockage électrique quelle que soit la nature chimique des cellules de batterie. REVENDICATIONS1. Ensemble de stockage d'énergie électrique caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs sous-ensembles de stockage (20) juxtaposés axialement, des moyens de liaison électrique entre les différents sous-ensembles (20) et des moyens de liaison mécanique (40) qui assurent une liaison axiale entre les différents sous-ensembles (20) tout en autorisant une inclinaison relative entre les différents sous-ensembles (20) pour permettre l'insertion de l'ensemble (10) dans un mât tubulaire par une ouverture latérale (T) formée dans le mât, tout en autorisant l'ensemble (10) à reprendre une géométrie rectiligne dans laquelle les sous-ensembles sont axialement alignés lorsque tous les sous-ensembles (20) sont positionnés à l'intérieur du mât (M). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 15 chaque sous-ensemble (20) comprend un groupe de cellules de stockage (30) équi-réparties autour d'un axe (0-0). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque groupe de cellules de stockage (20) comprend un nombre (N) de cellules (30) supérieur à deux. 20 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque sous-ensemble (20) de stockage comprend au moins quatre cellules de stockage d'énergie électrique (30) équi-réparties autour d'un axe (0-0). 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par 25 le fait que les moyens de liaison mécanique comprennent un axe flexible situé au centre de chaque sous-ensemble de stockage. 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens de liaison mécanique comprennent un axe flexible central (40) associé à des moyens mécaniques, par exemple des 30 rondelles d'extrémité (42), assurant le maintien axial de l'ensemble des sous-ensembles de stockage (20). 3054931 10 7. Ensemble de stockage d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les moyens de liaison mécanique comprennent une enveloppe externe. 8. Ensemble de stockage d'énergie électrique selon l'une des 5 revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend une entretoise (50) située entre chaque paire de sous-ensembles (20) adjacents. 9. Mât (M) comprenant une trappe d'accès latérale (T) caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de stockage d'énergie électrique 10 (10) conforme à l'une des revendications 1 à 8. 10. Mât selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la longueur de chaque cellule de stockage d'énergie électrique (30) est inférieure à la longueur axiale de la trappe (T), avantageusement inférieure à la moitié de la longueur de la trappe, préférentiellement inférieure au tiers de cette longueur.