Brevet FR3063954A1 — publié le 20180921

SYSTEME D'INFRASTRUCTURE DE CHARGE ET DISTRIBUTION D'UNITES AMOVIBLES AUTONOMES DE STOCHAGE D'ENERGIE POUR VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à un système de charge et distribution d'unités amovibles autonomes de stockage d'énergie (UAASE) pour véhicules électriques et hybrides ETAT DE LA TECHNIQUE La généralisation des véhicules électriques répond à plusieurs problématiques de coût de l'énergie, de sa raréfaction, de la pollution générée par les moteurs à explosion et de nuisances notamment sonores. La tendance observée au niveau de la question de l'approvisionnement en énergie pour les - véhicules est celle du niveau d'exigences de plus en plus élevé. Les différents indicateurs 15 tendent à confirmer cette tendance. La réponse à cette question passe par l'anticipation de la - demande, notamment pour ce qui est du développement et du déploiement sur le territoire des infrastructures dédiées à la mise à disposition rapide d'énergie. Dans le cadre de ses études sur le projet SHANGO, l'approche développée par la SAS ARKOD INNOVATION est celle d'un modèle de batterie fractionné en UAASE et de système de casiers 20 d'accueil de ces unités. L'existence de ces unités UAASE suppose le développement d'un écosystème qui lui est propre. Ceci, notamment à travers le développement et le déploiement d'infrastructures dédiées à sa recharge, son entreposage et sa mise à disposition au public. BUT DE L'INVENTION 25 Cette invention a pour but de réduire considérablement le temps de mise à disposition d'énergie dans les véhicules électriques. Il est ici question d'un processus de mise à disposition rapide d'UAASE chargée et donc d'énergie. L'objectif poursuivi ici est de créer et de déployer sur le territoire un système qui permet d'accueillir les UAASE usagés, de les recharger et de les mettre à disposition pour un nouvel 30 usage. Les différentes unités de recharge et distribution d'UAASE seront géolocalisable grâce à une application en cours de développement. Cette application permettra en temps réels de localiser ces systèmes, connaitre le nombre d'UAASE chargée et donc la quantité d'énergie disponible en location. 3063954 2 EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION A cet effet, l'invention permet la mise en place d'un dispositif dédié à la recharge et à la distribution rapide d'UAASE pour véhicules électriques et hybrides. L'invention a pour objet, un système de borne de recharge et distribution pour les UAASE. Le 5 dispositif et le procédé selon l'invention, ont l'avantage de réduire considérablement le délai de mise à disposition d'énergie en borne et/ou stations service. Concrètement, il est question au travers de cette invention de développer et déployer des systèmes de distribution d'UAASE. Le système aura l'avantage de recharger en amont les UAASE. L'usager aura juste à s'arrêter en cas de besoin aux bornes, retirer les UAASE usagés 10 de son véhicule, d'en remettre de nouvelles chargées et de continuer son chemin. Le faible poids de ces UAASE leur permet d'être manoeuvrable à souhait. Un autre avantage est que tout usager pourra dorénavant disposer dans son véhicule d'UAASE de secours qui sera, à l'instar d'une roue de secours transportable. Cette UAASE servira donc de barre énergétique susceptible d'être utilisée en cas de besoin. Cette UAASE pourra également être remplacée dans les bornes SHANGO. DESCRIPTION DE MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Le système développé est constitué d'un bloc compartimenté en casiers de charge d'UAASE. Le bloc est étanche et aura vocation à résister aux intempéries. Le bloc dispose à sa base (14) d'un 20 système de connexion au réseau électrique et téléphonique. Le bloc est constitué d'un ensemble de casiers dédiés à l'accueil et à la charge d'UAASE. Concrètement, les unités (UAASE) chargées sont retirées des casiers de la borne et réintroduites au véhicule pour le déplacement. Les UAASE déchargées sont introduites à l'intérieur des casiers pour la recharge. Un ensemble de bornes disposera d'une commande centralisée. Chaque borne est équipée de voyants 25 lumineux. Ces voyants indiquent l'état de charge et de disponibilités des UAASE. Ces voyants seront clairement identifiés et visibles. Une application permettra de disposer en temps réel d'informations sur la localisation des bornes contenant des UAASE chargés. Cette application sera également intégrable aux GPS et systèmes de navigation. Les informations transmises sur les applications seront collectées via un système de capteurs de 30 températures (10) et d'état de charge (9) disponibles dans les orifices de raccordement des casiers de charge au bloc fixe de charge (8). Le bloc de casiers de charge sera fixé sur un système de guidage linéaire (3) coulissant dans le sens de son ouverture et de sa fermeture dans un système de glissière (7). Le fonctionnement en ouverture et fermeture est automatisé avec une commande centralisée. Son activation se fait au niveau de la borne grâce à un système de badge. 3063954 3 1. Les Casiers d'accueil et de charte des UAASE Il est ici question d'un dispositif (1) dont la fonction est d'accueillir des unités autonomes amovibles de stockage d'énergie (UAASE). Chaque casier de charge est raccordé à sa base grâce à un système de deux orifices assurant la connexion électrique et électronique de 5 l'UAASE au bloc de charge et distribution. Les casiers sont également dotés d'un système de rails (5). Au niveau de chaque casier se trouve deux orifices assurant la connexion des électrodes de l'UAASE au système. Dans chacune des orifices se trouve deux capteurs. Le premier capteur renseigne sur l'état de charge de l'UAASE. Le second capteur renseigne sur la température. 10 l'objectif du second capteur est de prévenir des éventuels incendies. 1.1 Le système de rails Les rails de fixation (5) de l'unité autonome amovible de stockage d'énergie servent de support pour leur accueil. Il est question d'un dispositif qui sert d'une part lors de l'introduction des UAASE dans les casiers du système de charge. D'autre part, ils permettent de maintenir les 15 UAASE dans les casiers, de les bloquer et donc d'en assurer la stabilité. 1.2 Le système de blocage de l'unité autonome amovible de stockage d'énergie Ce système est doté d'une commande électronique. Le système sert à maintenir et fixer l'UAASE dans les casiers du système de charge. Concrètement, il s'agit d'un système qui est 20 enclenché par la forte pression qui est exercée sur le ressort se trouvant dans les orifices d'accueil des électrodes de l'UAASE (6). 1.3 Les orifices de charge Les orifices (6) sont calibrés pour accueillir les électrodes des UAASE. Les orifices de connexion sont dotés d'un ressort et de deux capteurs. Ces orifices assurent la charge aux 25 électrodes du système. Partant, cela permet de recharger les UAASE déchargés. 1.3.1 Les capteurs Dans les orifices de charge des UAASE se trouvent des capteurs. Ces capteurs sont de deux types. Une première catégorie est constituée de capteur de température. Une deuxième catégorie 30 est constituée de capteur d'état de charge. Ces éléments renseignent en temps réel sur la situation des UAASE se trouvant dans les bornes de charge. Les informations collectées par ces capteurs sont directement transmises à la centrale de contrôle, de commande et de distribution des UAASE. Au niveau de chaque unité de charge, un code couleur rend compte de la situation des UAASE. 3063954 4 1.3.2 Le système de ressort Au fond de chaque orifice d'accueil des électrodes de l'UAASE (6) se trouve un ressort. D'une part, il assure la connexion électrique et électronique de l'UAASE à la borne de charge. D'autre part, il sert d'outil d'éjection de l'UAASE de son chargeur. La commande de détente de ce ressort est électronique. 1.3.3 Le système de connexion de l'UAASE au bloc de charge Cette fonction est assurée par la présence d'un ressort ainsi que des capteurs se trouvant dans les orifices de fixation des UAASE. 10 1.4 La porte étanche La porte étanche (2) permet de fermer et étanchéifier le système. Il assure l'accès aux casiers. En ouverture et fermeture, sa commande est au niveau de la centrale de commande des blocs de borne de recharge et distribution d'UAASE. Toutefois, une fois la commande passée au niveau de la centrale, un second niveau de sécurité permet de l'activer au niveau de la borne. Pour ce 15 faire il convient de passer le badge sur le lecteur se trouvant au niveau de la borne de charge pour unité amovible autonome de stockage d'énergie. Une fois les opérations de remplacement achevé et les UAASE usagés connectés dans le système de casier, il convient de passer une nouvelle fois le badge sur le lecteur de la borne de charge pour refermer la porte. Un écran éclairé sur la porte indique l'état de charge des UAASE en pourcentage. - 20 13 La structure du bloc borne de recharge et distribution d'UAASE Il est constitué des éléments (11, 12, 13 et 14) qui assurent son ossature externe. Ces éléments sont traversés en interne par des réseaux de câbles électriques assurant une fourniture énergétique dans les orifices de connexion. 25 1.6 La base du bloc de borne de recharge et distribution d'UAASE et son raccordement La base du bloc (14) assure sa fixation et son maintient au sol. Il constitue la fondation de la borne de recharge. Il permet également d'assurer la connexion électrique de l'unité de recharge au réseau et la connexion électronique de l'unité de recharge à la centrale de commande. 1.7 La centrale de commande des blocs de borne de recharge et distribution d'UAASE 30 Cette unité est dédiée au contrôle, à la vérification et la diffusion des informations. Elle remplie des fonctions essentielles que sont la collecte des informations au niveau des bornes de charge et leurs diffusions via une application, la commande d'ouverture des portes des bornes de charge, d'outil d'achat au niveau des bornes ainsi que d'outils de contrôle des défaillances du système. 3063954 5 2. Principes de raccordement Les unités de stockage (UAASE) sont dimensionnées pour entrer dans les casiers. Le sens d'introduction des unités dans le casier est indiqué sur chacun d'eux. Les cotmectiques se trouvent sur l'unité de stockage et seront directement connectés à son orifice de réception dès 5 qu'il arrivera au fond du casier. Un système de ressort se trouve au fond de chaque orifice et assure à la fois la connexion électrique de l'unité de stockage (UAASE) au système de charge, et d'outil d'éjection de cet unité dans le cas ou la commande correspondante est enclenchée. 2.1 Le raccordement du système de casiers au bloc fixe de la borne de recharge 10 Le raccordement est assuré par un ensemble de deux électrodes positive et négative. Ces électrodes (4) sont fixées sur la face arrière du système de casier. Lors de l'ouverture des casiers, les électrodes sont retirées de leurs orifices de charge (8). Cela a pour conséquences immédiate d'interrompre la fourniture de l'électricité aux UAASE par son intermédiaire. Les électrodes sont raccordées au système grâce à des orifices de connexion (8). Ces orifices 15 assurent la fourniture énergétique du système. Ils sont dotés de trois composants 2.1.1 Les ressorts Principal outil de connexion des électrodes aux orifices de connexion, les ressorts assurent la détente lors de l'ouverture du bloc de recharge. Ce faisant il assurent une légère poussée dans le sens de l'ouverture. La compression des ressorts dans les orifices de connexion permet 20 d'enclencher le verrouillage de la porte du bloc de recharge et distribution d'UAASE. 2.1.2 Les capteurs Ils sont de deux types, à savoir les capteurs d'état de charge (9) et les capteurs de température (10). Les capteurs de température permettent de surveiller les évolutions de température au niveau des électrodes. Les capteurs d'état de charge permettent de suivre les évolutions de la 25 charge ainsi que la capacité des UAASE à stocker de l'énergie dans ces conditions de fonctionnement. La première série de capteurs de température et d'état de charge se trouve dans les casiers et plus précisément, directement dans les orifices de connexion entre l'UAASE et son casier d'accueil (6). Les principaux objectifs de ces capteurs est de déceler des défauts de 30 raccordement et de fonctionnement. Les informations collectées au niveau de ces capteurs sont transmises à la centrale. La deuxième série de capteurs de température et d'état de charge se trouve dans les orifices de connexion entre le système de casier d'accueil des UAASE au bloc de charge fixe (8). 3063954 6 0 2.2 Les orifices de raccordement au bloc boille de recharge Les orifices (8) sont dotés d'un système de ressort de détente et de deux capteurs. Ils sont principalement dédiés à une alimentation électrique en charge du système. Les informations collectées par les capteurs (9, 10) sont directement transmises à la centrale de commande. La 5 centrale de commande collecte les informations disponibles au niveau de chaque borne de charge et alimente l'application développé grâce à celle-ci. 2.3 Les voyants lumineux Les voyants lumineux (13) sont fixés à la structure supérieure du bloc de borne de recharge et distribution d'UAASE. Les voyants lumineux rendent compte de la disponibilité d'énergie au 10 niveau des blocs de charge et distribution d'UAASE. Dès l'instant où le système est bien raccordé et que la charge débute, le voyant rouge s'allume. A la fin du cycle de charge, et dès disponibilité des UAASE, le voyant vert s'allume. 2.4 Le raccordement du système au réseau électrique 15 Cette fonction est assurée par la base du bloc de borne de recharge et distribution d'UAASE (14). Concrètement, il s'agit d'effectuer un branchement du bloc de borne de recharge au réseau électrique. Le but est de lui assurer une fourniture énergétique indispensable à son fonctionnement. 2.5 Le raccordement du système bloc de borne de recharge au réseau téléphonique Cette fonction est assurée par la base du bloc de borne de recharge et distribution d'UAASE (14). Concrètement, il s'agit d'effectuer un branchement du bloc de borne de recharge au réseau téléphonique. Le but est de lui assurer une fourniture téléphonique indispensable à son fonctionnement. 2.6 Le raccordement à la centrale de commande Le raccordement des blocs de charge à la centrale de commande est assuré par un réseau de câbles enterrés. La centrale de commande assure la centralisation des informations et leurs transmissions. 3063954 7 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX DES DESSINS 1- Casier d'accueil et de charge des unités amovibles autonomes de stockage d'énergie 5 2- Porte étanche 3- Système de guidage linéaire pour glissière 4- Electrode de raccordement du système de casiers d'accueil des UAASE au bloc de 10 charge fixe 5- Rails de fixation de l'UAASE 6- Orifice de charge et de raccordement des électrodes d'UAASE au système de casiers 15 7- Glissière 8- Orifice de raccordement du système de casiers d'accueil des UAASE au bloc de charge fixe 20 9- Capteur d'état de charge - 10- Capteur de température 25 11- Structure supérieure du bloc de borne de recharge et distribution des UAASE 12- Structure verticale du système bloc de borne de recharge et distribution des UAASE 13- Voyants lumineux 30 14- Base du bloc de borne de recharge et distribution d'UAASE REVENDICATIONS1.) La présente invention est caractérisée par un système d'infrastructure de charge et distribution d'unités amovibles autonomes de stockage d'énergie pour véhicules électriques et hybrides. 2.) Le dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc fixe de la borne de recharge doté de deux orifices d'accueil d'électrodes de connexion (8) dans lesquelles sont implantés des capteurs de température (10) et d'état de charge (9) raccordé à sa base (14) au réseau électrique et téléphonique, et un bloc de système de casiers mobil avec porte étanche (2) coulissant sur une glissière (7) et doté de deux électrodes de connexion du bloc fixe au système de casier (4). 3.) Le dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un système de casiers d'accueil des unités amovibles de stockage d'énergie, doté de rails (5) de fixation des Unités Autonomes Amovibles de Stockage d'Energie ainsi que d'un système de blocage de l'Unité Autonome Amovible de Stockage d'Energie dans les casiers; Les casiers (1) sont dotés d'orifices de charge et de raccordement (6) des électrodes d'UAASE au système mobil, au sein desquelles se trouvent des capteurs de température, capteurs d'état de charge, ainsi qu'un système de ressort qui assure la connexion électrique puis l'éjection de l'unité autonome de stockage d'énergie dès que la commande correspondante est activée. 4.) Le dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enveloppe de structure possédant sur sa face supérieure (11), des voyants lumineux (13) indiquant la disponibilité ou non d'UAASE chargé, une borne pour badge d'activation de la commande d'ouverture et de fermeture de la porte du système de casier de charge d'UAASE; sa base est dotée sur sa face interne d'un système de glissière à guidage linéaire assurant l'ouverture et la fermeture du bloc casier-porte, permettant l'accès aux UAASE.30