Brevet FR3093238A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Réceptacle de modules de batterie comprenant des modules auxiliaires amovibles Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un réceptacle pour une pluralité de modules de batterie dont des modules auxiliaires amovibles afin de diminuer ou d'augmenter aisément la capacité du groupement de modules de batterie ainsi qu'un ensemble de modules principaux et auxiliaires de batterie et d'un réceptacle. La présente invention trouve une application préférentielle mais non limitative pour des véhicules automobiles électriques. Art antérieur [0002] En se référant à la figure 1, il est connu de l'état de la technique un réceptacle 1 comprenant des compartiments de logement individuel ou groupé d'un ou de plusieurs modules principaux 2 de batterie. Un module 2 de batterie peut ainsi être logé individuellement dans un compartiment ou être logé avec d'autres modules de batterie dans le même compartiment. [0003] De manière usuelle, les compartiments sont disposés en au moins deux rangées s'étendant dans une longueur du réceptacle 1 entre deux bords longitudinaux 4 extérieurs du réceptacle 1. Il est classique que lesdites au moins deux rangées soient séparées par un tunnel 5 longitudinal médian avantageusement délimité par des barres longitudinales 8. [0004] Ce tunnel 5 longitudinal médian peut servir au passage d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique dans un véhicule automobile hybride, ce qui permet d'utiliser une plateforme commune pour réaliser des véhicules automobiles électriques et des véhicules automobiles hybrides. [0005] Actuellement, l'autonomie d'un véhicule automobile électrique ou hybride n'est pas modulable. Or, selon son utilisation les besoins d'autonomie du véhicule automobile peuvent varier. [0006] Par exemple lors d'un trajet longue distance comme pour notamment partir en vacances, il est souhaité pour le véhicule automobile d'avoir une autonomie d'au moins 300 kilomètres, idéalement 500 kilomètres. [0007] Inversement, quand le véhicule automobile est utilisé pour des trajets quotidiens courts, une autonomie modérée de 100 kilomètres est largement suffisante. [0008] Ainsi, par défaut, les constructeurs automobiles sont obligés de proposer des véhicules automobiles avec toujours plus de modules de batterie pour que l'utilisateur puisse effectuer un trajet long. 2 100091 Ceci présente le désavantage d'une augmentation non nécessaire dans les cas de trajets quotidiens courts de la masse totale de la batterie, cette masse pouvant atteindre et même dépasser 500 kilos, ce qui pénalise d'autant plus son autonomie lors des trajets courts car l'augmentation de la masse du véhicule augmente la dépense énergétique. [0010] Certains constructeurs automobiles proposent des extensions d'énergie ou pro- longateurs d'autonomie, aussi connus sous l'appellation anglo-saxonne de « range extenders » pour accroître l'autonomie mais il s'agit de dispositifs nécessitant un petit réservoir de carburant fossile et ces dispositifs ne sont pas modulables. [0011] Certains constructeurs louent des batterie mais il s'agit de la location d'une batterie complète avec un tarif conséquent, ce qui suppose que le véhicule roule un fort kilométrage pour que cette location soit amortie. [0012] Le document US-A1-9 834 183 décrit un véhicule automobile comportant une batterie principale et des systèmes de batterie amovible à raccordement rapide. Ces batteries amovibles peuvent être situées sous le plancher, dans le coffre, etc. Ces batteries additionnelles permettent d'allonger un trajet seulement pour une période voulue, sans pénaliser le véhicule le reste du temps, notamment en termes de poids et de prix d'achat. [0013] Il s'ensuit que les batteries amovibles ne sont pas intégrées dans un réceptacle comprenant la batterie principale, ce qui représente un danger pour la sécurité des occupants du véhicule, le réceptacle pouvant servir de protection contre des coulées ou des explosions de la batterie. [0014] Le refroidissement des batteries amovibles n'est pas non plus assuré comme il le serait si les batteries amovibles étaient logées dans le même réceptacle que la batterie principale. [0015] De plus, les connexions électriques doivent être d'une longueur conséquente selon le positionnement des batteries amovibles dans le véhicule automobile. [0016] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de concevoir un réceptacle de modules de batterie qui puisse accueillir un nombre variable de modules de batterie en adéquation avec la capacité de charge demandée au groupement des modules de batterie, notamment quand le réceptacle est embarqué dans un véhicule automobile ou le nombre de modules de batterie varie selon le kilométrage à parcourir. Résumé de l'invention [0017] A cet effet, la présente invention concerne un réceptacle pour une pluralité de modules de batterie comprenant des compartiments de logement individuel ou groupé d'un ou de plusieurs modules principaux de batterie, les compartiments étant disposés en au moins deux rangées s'étendant dans une longueur du réceptacle entre deux bords 3 longitudinaux extérieurs du réceptacle, lesdites au moins deux rangées étant séparées par un tunnel longitudinal médian, remarquable en ce que le tunnel comporte des moyens de réception et de connexion électrique amovibles d'au moins un module auxiliaire de batterie. [0018] La présente invention permet d'obtenir un groupement de modules de batterie dont l'autonomie serait modulable à souhait en fonction du trajet estimé à parcourir. Il n'y aurait plus nécessité de louer une batterie complète non forcément adaptée pour le trajet anticipé. L'utilisateur peut alors faire équiper ou déséquiper le groupement de modules de modules électriques auxiliaires en fonction de ses besoins. [0019] Par exemple, si le conducteur prévoit un trajet long, le véhicule automobile est équipé de modules auxiliaires de batterie supplémentaires pour avoir plus d'autonomie. [0020] Si le conducteur prévoit une période de trajets quotidiens limités, il fait déséquiper des modules auxiliaires de batterie pour atteindre une capacité de batterie optimisée à ses trajets quotidiens relativement courts. Il est ainsi obtenu un gain de masse du véhicule et plus d'autonomie et d'économie de recharge électrique. [0021] Un réceptacle selon l'état de l'art comprenait par exemple dix modules de batterie de part et d'autre d'une zone occupée par le tunnel. [0022] La zone occupée par le tunnel était préservée pour permettre l'implantation d'une ligne d'échappement de moteur thermique, ce qui permet d'utiliser une plateforme de montage commune permettant de réaliser des véhicules hybrides et des véhicules 100% électriques. [0023] La présente invention prévoit d'ajouter dans le tunnel un ou des modules auxiliaires de batterie, par exemple de 1 à 4 modules auxiliaires de batterie, d'où une augmentation jusqu'à 40% de la capacité totale du réceptacle. [0024] Dans le cas de plusieurs modules auxiliaires de batterie ajoutés dans le tunnel, ces modules peuvent être ajoutés soit individuellement soit ajoutés groupés, par exemple par couple avec mise en commun cl' une partie des connexions électriques de raccordement. [0025] La présente invention utilise un tunnel formant une cavité à l'intérieur du réceptacle de modules de batterie pour avoir la possibilité de rajouter des modules auxiliaires de batterie dans cet espace non utilisé formant tunnel. L'encombrement du réceptacle n'est ainsi pas augmenté. [0026] Avantageusement, les moyens de réception sont au moins un organe creux supporté par et solidarisé de manière amovible au tunnel longitudinal médian, ledit au moins un organe creux étant en forme de cuve et délimitant un espace intérieur comportant une ouverture à l'opposé du tunnel longitudinal médian, l'espace intérieur étant destiné à loger unitairement ou en groupe au moins un module auxiliaire de batterie. [0027] L'organe creux ou chaque organe creux protège ainsi le module auxiliaire de batterie qu'il contient. [0028] Chaque module auxiliaire de batterie est isolé électriquement et protégé de l'extérieur via son organe creux soit individuellement soit en étant groupé avec d'autres modules auxiliaires en formant notamment des couples de modules auxiliaires. [0029] Avantageusement, le réceptacle comporte deux barres longitudinales, chacune des deux barres longitudinales délimitant le tunnel longitudinal médian en étant intercalée entre les deux bords longitudinaux. [0030] Le réceptacle des modules de batterie est conçu en forme de châssis échelle pour protéger les modules principaux déjà présents mais aussi prédisposé pour recevoir les modules auxiliaires en sa zone médiane longitudinale correspondant au tunnel. [0031] Avantageusement, l'organe creux comprend des moyens de solidarisation coopérant avec des moyens de solidarisation complémentaire portés par au moins une des barres longitudinales. [0032] Avantageusement, ledit au moins un organe creux présente un fond en appui sur une portion du tunnel longitudinal médian et des parois latérales délimitant l'espace intérieur, au moins une paroi latérale en vis-à-vis respectivement d'une barre longitudinale portant les moyens de solidarisation de l'organe creux. [0033] Avantageusement, les moyens de solidarisation complémentaire portés par au moins une des barres longitudinales comprennent au moins une patte de fixation comportant un évidement de passage pour un ergot respectif formant les moyens de solidarisation de l'organe creux. [0034] Avantageusement, le réceptacle forme un cadre rectangulaire en comportant deux traverses d'extrémité raccordées chacune, d'une part, à une extrémité longitudinale des deux bords longitudinaux et, d'autre part, à une extrémité longitudinale des deux barres longitudinales, au moins une des traverses portant une première partie des moyens de connexion électrique amovible, les compartiments de logement individuel ou groupé d'un ou de plusieurs modules principaux de batterie étant chacun délimités par une base de support entourée d'une portion d'une barre longitudinale, d'une portion d'un bord longitudinal extérieur du réceptacle et, pour un compartiment d'extrémité longitudinale d'une rangée de compartiments, d'une cloison entre deux compartiments adjacents et d'une portion de traverse en vis-à-vis de la cloison ou, pour un compartiment autre que d'extrémité longitudinale, de deux cloisons communes avec deux compartiments adjacents de part et d'autre du compartiment autre que d'extrémité longitudinale. [0035] Avantageusement, la première partie des moyens de connexion électrique est sous la forme d'au moins une prise électrique femelle, une deuxième partie des moyens de connexion électrique étant sous la forme de fils électriques destinés à être chacun raccordé, à une extrémité longitudinale, audit au moins un module auxiliaire de batterie par l'intermédiaire dudit au moins un organe creux en étant rattachés audit au moins un organe creux et portant, à l'autre extrémité longitudinale, au moins une prise électrique mâle, commune à plusieurs fils électriques et s'insérant de manière amovible dans ladite au moins une prise électrique femelle, [0036] Avantageusement, ledit au moins un organe creux est logé dans une structure de renfort l'entourant complètement en laissant libre son ouverture. [0037] Les modules auxiliaires de batterie participent alors à accroître la rigidité d'ensemble de la structure lors d'un choc à grande vitesse en présentant leur propre renfort dc choc. [0038] Une fois le réceptacle montré, il est obtenu une protection similaire pour les modules auxiliaires de batterie que pour les modules principaux de batterie. [0039] L'invention concerne un ensemble d'un réceptacle et de modules de batterie, le ré- ceptacle logeant des modules principaux de batterie et au moins un module auxiliaire de batterie amovible du réceptacle, remarquable en cc que le réceptacle est tel que précédemment décrit, ledit au moins un module auxiliaire de batterie comprenant des moyens de connexion électrique amovibles complémentaires des moyens de connexion électrique amovibles portés par le tunnel longitudinal médian du réceptacle. [0040] Les avantages d'un tel ensemble de modules de batterie et réceptacle sont de fournir une meilleure adéquation avec les besoins du conducteur compte tenu du trajet à parcourir, une réduction de coût d'usage, une location de modules auxiliaires de batterie plutôt que de tout un groupement de modules de batterie avec réceptacle, une augmentation de la sécurité et de la fiabilité de l'ensemble batterie, ceci tout en utilisant la même plateforme de montage véhicule tout en augmentant de façon substantielle l'autonomie des futurs véhicules électriques. [0041] La présente invention concerne aussi un véhicule automobile hybride ou électrique remarquable en ce qu'il comprend au moins un tel ensemble d'un réceptacle et de modules de batterie. Brève description des figures [0042] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : [0043] [fig.]] - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de face d'un réceptacle de modules de batterie selon l'état de la technique, [0044] [fig.2] - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de face d'un réceptacle de modules de batterie selon une forme de réalisation de la présente invention, 6 100451 Ifig.31 - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue de face d'un réceptacle de modules de batterie selon une fmme de réalisation de la présente invention montrant des moyens de solidarisation complémentaire portés par une barre longitudinale de délimitation d'une tunnel médian longitudinal, [0046] [fig.4] - la figure 4 est une représentation schématique d'une vue de face d'un réceptacle de modules de batterie selon une forme préférentielle de réalisation de la présente invention montrant des modules auxiliaires de batterie positionnés dans le tunnel longitudinal médian du réceptacle avec les moyens de connexion électriques à l'intérieur du réceptacle, [0047] [fig.5] - la figure 5 est une représentation schématique d'une vue en perspective de dessus en perspective d'une succession d'organes creux de logement de modules auxiliaires de batterie, pouvant être aussi bien individuel que par paire, cette succession d'organes creux pouvant faire partie d'un réceptacle selon la forme préférentielle de réalisation de la présente invention, les organes creux étant montrés agrandis par rapport aux organes creux illustrés à la figure 4, [0048] [fig.6] - la figure 6 est une représentation schématique d'une vue de face d'un réceptacle de modules de batterie selon une autre forme de réalisation de la présente invention que celle illustrée à la figure 4, montrant des modules auxiliaires de batterie positionnés dans le tunnel longitudinal médian du réceptacle, les modules auxiliaires de batterie et les modules principaux de batterie étant logés dans une structure de renfort commune du réceptacle. [0049] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. Description détaillée de l'invention [0050] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0051] Dans ce qui va suivre, seul un module de batterie principal est référencé 2 par rangée de modules principaux, seul un module auxiliaire de batterie d'extrémité est référencé 7 2a et seul un organe creux de réception d'un module auxiliaire de batterie est référencé 6, de même qu'une seule cloison 11, un seul compartiment 3 par rangée et des uniques moyens de sol idarisation complémentaires et associés à un seul organe creux mais cc qui est énoncé pour l'élément respectif référencé est applicable aux mêmes éléments équivalents. [0052] En se référant à toutes les figures 2 à 6, la présente invention concerne un réceptacle 1 pour une pluralité de modules de batterie 2, 2a comprenant des compartiments 3 de logement individuel ou groupé d'un ou de plusieurs modules principaux 2 de batterie. [0053] Les compartiments 3 ne sont pas visibles aux figures 1 et 2 mais le sont à la figure 3 en étant partiellement masqués car recouverts par un module principal 2 de batterie que le compartiment 3 contient. [0054] Les compartiments 3 sont disposés en au moins deux rangées s'étendant dans une longueur du réceptacle 1 entre deux bords longitudinaux 4 extérieurs du réceptacle 1. Les deux rangées ou plus sont séparées par un tunnel 5 longitudinal médian le mieux visible à la figure 3 à laquelle le ou les modules auxiliaires 2a de batterie ont été enlevés. [0055] Selon la présente invention, le tunnel 5 comporte des moyens de réception 6 et de connexion électrique 7, 7a amovibles d'au moins un module auxiliaire 2a de batterie, ce qui augmente la capacité du groupement de modules 2, 2a de batterie. Il peut être rajouté un ou plusieurs modules auxiliaires 2a de batterie selon le trajet estimé à parcourir, par exemple quatre aux figures 2, 4 et 5 ou cinq à la figure 6. [0056] En comparant la figure 1 illustrant un réceptacle la selon l'état de la technique avec la figure 2 illustrant un réceptacle 1 selon une forme de réalisation de la présente invention, il peut être vu que, pour un réceptacle 1 selon la forme de réalisation de la présente invention, le tunnel 5 porte des modules auxiliaires 2a de batterie alors que ce tunnel 5 était vide pour un réceptacle 1 selon l'état de la technique. [0057] Les moyens de réception 6 peuvent être au moins un organe creux 6 supporté par et solidarisé de manière amovible au tunnel 5 longitudinal médian. [0058] Comme notamment bien visible aux figures 4 et 5, le ou les organes creux 6 peuvent être sous forme de cuve et délimiter un espace intérieur comportant une ouverture à l'opposé du tunnel 5 longitudinal médian non représenté à la figure 5. [0059] Cet espace intérieur est destiné à loger unitairement ou en groupe au moins un module auxiliaire 2a de batterie. Le matériau d'un organe creux 6 peut être de la tôle mince d'une épaisseur de 0,65 millimètres ou un matériau composite renforcé de fibres d'une épaisseur de 2,5 millimètres, ce qui n'est pas limitatif [0060] Pour borner le tunnel 5 longitudinal médian et renforcer le réceptacle 1, le réceptacle 1 peut comporter deux barres longitudinales 8. [0061] Chacune des deux barres longitudinales 8 délimitant le tunnel 5 longitudinal médian 8 peut être intercalée entre les deux bords longitudinaux 4, les barres longitudinales 8 et les bords longitudinaux 4 s'étendant parallèlement. [0062] Comme il est visible aux figures 3 et 5 prises en combinaison, l'organe creux 6 peut comprendre des moyens de solidarisation 9 coopérant avec des moyens de solidarisation complémentaire 9a portés par au moins une des barres longitudinales 8, de préférence par les deux barres longitudinales 8. [0063] A la figure 3, ceci est montré pour une seule barre longitudinale 8 mais ceci n'est pas limitatif car il est même préféré que les deux barres longitudinales 8 encadrant le tunnel portent des moyens de solidarisation complémentaires. [0064] A la figure 5, il est montré un organe creux comprenant deux modules auxiliaires de batterie en son intérieur, cet organe creux se trouvant le plus à gauche à cette figure puis deux autres organes creux 6 logeant individuellement un module auxiliaire 2a de batterie. [0065] Comme il est visible aux figures 4 et 5, l'organe creux 6 ou chaque organe creux 6 peut présenter un fond en appui sur une portion du tunnel 5 longitudinal médian et des parois latérales délimitant l'espace intérieur. [0066] Au moins une paroi latérale en vis-à-vis respectivement d'une barre longitudinale 8 peut porter les moyens de solidarisation 9 de l'organe creux 6, de préférence les deux parois latérales en vis-à-vis de l'organe creux 6 ou de chaque organe creux 6. [0067] Comme visible pour une seule barre longitudinale 8 à la figure 3, il est prévu des moyens de solidarisation complémentaire 9a coopérant avec les moyens de solidarisation de l'organe creux. [0068] En se référant principalement aux figures 3 et 5, ces moyens de solidarisation com- plémentaire 9a peuvent être portés par au moins une des ban-es longitudinales 8, avantageusement les deux barres longitudinales 8, et peuvent comprendre au moins une patte de fixation 9a comportant un évidement de passage pour un ergot 9 respectif formant les moyens de solidarisation 9 de l'organe creux 6 ou de chaque organe creux 6. [0069] Comme visible notamment aux figures 3, 4 et 6, le réceptacle 1 peut former un cadre rectangulaire en comportant deux traverses 10 d'extrémité raccordées chacune, d'une part, à une extrémité longitudinale des deux bords longitudinaux 4 et, d'autre part, à une extrémité longitudinale des deux barres longitudinales 8. [0070] Au moins une des traverses 10, avantageusement les deux traverses 10, peut porter une première partie 7 des moyens de connexion électrique 7, 7a amovible, comme il est visible à la figure 4. [0071] Dans cette configuration, les compartiments 3 de logement individuel ou groupé d'un ou de plusieurs modules principaux 2 de batterie peuvent être chacun délimités par une base de support entourée d'une portion d'une barre longitudinale 8, d'une portion d'un 9 bord longitudinal 4 extérieur du réceptacle 1. [0072] Deux cas se présentent alors soit pour un compartiment 3 d'extrémité ou soit pour un compartiment entouré 3 de part et d'autre par deux compartiments adjacents. [0073] Toujours en se référant principalement à la figure 4, pour un compartiment d'extrémité longitudinale d'une rangée de compartiments 3, le compartiment d'extrémité peut comprendre pour sa délimitation, d'un côté, une cloison 11 entre deux compartiments adjacents et, de l'autre côté, une portion de traverse 10 en vis-à-vis de la cloison 11. [0074] Pour un compartiment autre que d'extrémité longitudinale, ce compartiment peut comprendre pour sa délimitation deux cloisons 11 communes avec respectivement un de deux compartiments 3 adjacents de part et d'autre du compartiment autre que d'extrémité longitudinale. [0075] Comme il peut être vu à cette figure 4, la première partie 7 des moyens de connexion électrique 7, 7a peut être sous la forme d'au moins une prise électrique femelle 7. [0076] Une deuxième partie 7a des moyens de connexion électrique 7, 7a peut être sous la forme de fils électriques destinés à être chacun raccordé, à une extrémité longitudinale, au module auxiliaire 2a de batterie ou à chaque module auxiliaire 2a de batterie par l'intermédiaire de son organe creux 6 en étant rattachés à l'organe creux 6 ou à chaque organe creux 6. [0077] La deuxième partie 7a des moyens de connexion électrique 7, 7a peut porter, à l'autre extrémité longitudinale, au moins une prise électrique male 7a, commune à plusieurs fils électriques et s'insérant de manière amovible dans ladite au moins une prise électrique femelle 7. [0078] Comme montré à la figure 6, l'organe creux 6 ou chaque organe creux 6 peut être logé dans une structure de renfort 12 l'entourant complètement en laissant libre son ouverture. [0079] Dans ce cas, la structure de renfort 12 peut être commune pour un support des modules principaux 2 de batterie et des modules auxiliaires 2a de batterie en incorporant au moins les cloisons 11 des compartiments 3 logeant les modules principaux 2 de batterie, les barres longitudinales 8, les traverses 10, les organes creux 6 de logement des modules auxiliaires 2a de batterie et, le cas échéant, les bords longitudinaux 4 du réceptacle en formant une structure de renfort 12 d'un seul tenant. [0080] L'invention concerne un ensemble d'un réceptacle 1 comme précédemment décrit et de modules de batterie 2, 2a. Le réceptacle 1 loge des modules principaux 2 de batterie et au moins un module auxiliaire 2a de batterie amovible du réceptacle 1. [0081] Le module auxiliaire 2a de batterie ou chaque module auxiliaire 2a de batterie comprend des moyens de connexion électrique amovibles complémentaires des moyens de connexion électrique 7, 7a amovibles portés par le tunnel 5 longitudinal médian du réceptacle 1. [0082] Ceci permet de raccorder électriquement chaque module module auxiliaire 2a de batterie à son organe creux 6, faisant partie ou non d'une structure de renfort 12, l'organe creux 6 étant connecté avec le réceptacle pour assurer une alimentation électrique extérieure au réceptacle, par exemple mais pas seulement pour un moteur électrique. [0083] Une application particulièrement intéressante de la présente invention est pour un véhicule automobile électrique ou même hybride. [0084] L'équipement ou le déséquipement de modules auxiliaires 2a de batterie dans le ré- ceptacle 1 peut se faire par le constructeur automobile ou une entreprise agréée par le constructeur. [0085] Le constructeur automobile ou l'entreprise fait alors le diagnostic de la santé électrique de chaque module de batterie loué, ce qui représente une garantie de fiabilité pour le véhicule automobile, un module vérifié déficient n'équipant pas le réceptacle 1. [0086] En cas de défaillance d'un module de batterie, la réparation est alors économique pour le propriétaire du véhicule automobile et aussi pour le loueur de modules de batterie 2, 2a qui possède une grande flotte de modules batterie. [0087] Un retour d'expérience plus fiable peut ainsi être élaboré par ou pour le constructeur. [0088] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. 11