Brevet FR3142610A1 — publié le 20240531

La présente invention comprend un nouveau système de stockage et de fourniture d'énergie qui est polyvalent, évolutif et adaptable. Le système de stockage d'énergie est composé d'une ou plusieurs unités de stockage d'énergie conçues pour contenir des cellules de toutes tailles et de toutes chimies. Les unités de stockage sont connectées à l'aide d'un système de fixation révolutionnaire sans l'utilisation de câblage ou de soudure. Ces unités de stockage peuvent empilées et connectées et n'importe quel nombre d'unités peut être ajouté pour atteindre la capacité souhaitée. Le système de stockage et d'alimentation en énergie comprend le système de stockage d'énergie telle que décrite ci-dessus connectée à une unité centrale de charge, de décharge et de contrôle qui peut être gérée et contrôlée à distance. Conception d’un nouveau système de stockage et distribution d'énergie modulaire et autonome Domaine de l’invention La présente invention concerne un nouveau système de stockage d'énergie autonome multi bloc conçu pour être adaptable et évolutif. Plus particulièrement, l'invention concerne une nouvelle conception de batterie avec un boîtier révolutionnaire permettant un montage, un démontage et un fonctionnement sûrs et faciles, sans nécessiter de câblage, de soudage ou de dispositif de connexion externe. Le stockage et la fourniture d'énergie sont devenus un domaine d'intérêt en croissance rapide pour de nombreux utilisateurs domestiques et professionnels. Ce stockage est principalement basé sur des batteries et comprend un ensemble composé de batteries de différentes technologies (plomb, nickel-cadmium, lithium, etc.) connectées en parallèle et/ou en série à un chargeur et/ou un onduleur. L'alimentation électrique est généralement fournie par une source hors réseau telle que des panneaux solaires ou des éoliennes, mais peut également avoir une alimentation en réseau ou tout autre équipement de production d'électricité. Cependant, le montage et la connexion complexes de ces équipements nécessitent un installateur professionnel et des mesures de sécurité particulières. La configuration est généralement statique et ne peut permettre aucune mise à niveau sans modifications profondes. Par conséquent, toute augmentation du besoin en puissance nécessitera une nouvelle installation ou l'assistance d'un installateur professionnel. Les batteries nécessitent une attention particulière et doivent être installées dans une zone sûre, ventilé et/ou isolée ou une enceinte dédiée, en raison de la température, du câblage entre les unités de batterie et éventuellement des émissions de gaz. Pour assurer une large adoption des systèmes de stockage d'énergie, il est important de produire des unités de stockage avec un encombrement minimal et une sécurité maximale avec une connexion facile et un fonctionnement simple, problématique à laquelle notre innovation répond. L'invention concerne un nouveau système de stockage d'énergie composé d'un boîtier de batterie pouvant contenir différentes cellules, d'un système de connexion adapté et d'un dispositif de charge, de décharge et de gestion adapté. Chaque unité de stockage est composée d'un caisson avec des emplacements adaptés pour recevoir un ou plusieurs cellules de stockage d’énergie. Les cellules dont il est question sont des accumulateurs électriques qui peuvent être dans notre cas de toute forme et taille (cylindrique, rectangulaire, etc.) et de n’importe quelle chimie. Le boîtier de chaque unité de stockage est composé de deux ou trois parties, la partie inférieure et principale dénommée ci-après « le corps », la partie intermédiaire composée d'une ou deux parties dénommée ci-après « le couvercle» et la partie supérieure dénommée ci-après « le cache ». Le corps est composé d’une ou deux parties, maintient les cellules de la batterie et assure la connexion. Ce dernier contient des sillons sur chaque face agissant comme des rails où les dispositifs de connexion dénommés ci-après "les clous" coulisseront pour garantir une connexion sécurisée entre les unités comme décrit ci-dessous. Le dispositif de connexion ou le clou est un composant en forme de T où la partie inférieure est extrudée pour coulisser parfaitement dans les sillons du corps de deux unités de stockage afin de les fixer ensemble. La partie supérieure contient ou est recouverte d'un matériau conducteur tel que du nickel pour connecter électriquement les unités de batterie. Le matériau conducteur peut se présenter sous forme de bandes, de couches et/ou de broches métalliques avec ou sans attaches magnétiques. Le Couvercle est un composant monobloc ou multi-blocs qui contient les pièces électroniques comme le BMS (système de gestion de la batterie), il peut également contenir d'autres capteurs et composants électroniques. Le Couvercle contient des connexions inférieures et supérieures, les premières sont connectées aux cellules de la batterie tandis que les secondes sont utilisées pour assurer la conductivité entre les unités de stockage. Le Couvercle est relié au Corps à l'aide d'un système de fixation à vis et/ou magnétique et au Cache à l'aide d'un système de fixation magnétique et/ou à vis. Le Cache est la partie supérieure de l’unité de stockage, il peut relier l'unité de stockage au matériau conducteur du clou et/ou assurer un maintien de la fixation, il est également utilisé pour masquer les parties conductrices de l'ensemble de l’installation. Le couvercle peut également jouer le rôle de disjoncteur, où s'il est retiré, il isolera totalement l'unité souhaitée, permettant des opérations en toute sécurité. L'unité centrale de contrôle, de charge et de décharge, dénommée "L’Unité Centrale " est un composant monobloc ou multi blocs conçu pour connecter et/ou contenir une ou plusieurs unités de stockage. Malgré des conceptions différentes selon les besoin de l'application désirée, L’Unité Centrale doit comporter certaines caractéristiques : Un ou plusieurs côtés de L’Unité Centrale sont directement en contact avec les unités de stockage et contiennent les sillons parallèles permettant une insertion parfaite du clou et une fixation étanche ou une extrusion similaire au Clou permettant un coulissement et une fixation des unités de stockage d’énergie. Description des figures Certains modes de réalisation de la présente invention sont illustrés à titre d'exemple et ne sont pas limités par les figures des dessins annexés, dans lesquels des références similaires peuvent indiquer des éléments similaires et dans lesquels : - La représente une vue en perspective éclatée d'un exemple d'une seule unité d'un système de stockage d’énergie. Le corps (1a) est composé par la structure de corps (1e) qui contient les connexions conductrices inférieures (1c) et les tubes de connexion (1d) reliant électriquement (1e) le Couvercle (1b) et les cartes électroniques (1h) notamment le système de gestion de la batterie (BMS). Les éléments (1c) et (1d) sont intégrés à (1e) et ensemble ils composent un seul composant dénommé le Corps (1a). Les éléments (1c) et (1d) sont soudés et/ou reliés entre eux permettant la conductivité. Le Couvercle (1b) est composé des connexions conductrices supérieures (1f), de la structure du Couvercle (1g), des composants électroniques comprenant le système de gestion de la batterie (BMS) (1h) et de la fermeture du Couvercle (1i). Les éléments (1f), et (1h) sont intégrés à (1g) qui est scellé par (1i). Les éléments (1f), (1h) et (1i) sont connectés électriquement permettant la conductivité. L'élément (1d), relie électriquement les éléments (1c) et (1h), permettant la conductivité. Les éléments (1a) et (1b) sont reliés entre eux par une ou plusieurs vis à molette qui traversent les éléments (1g), (1h), (1i) et sont vissées à (1d) pour fixer le Corps et le Couvercle. Le Cache (1j) est connecté au Couvercle, physiquement à l'aide d'un système de fixation magnétique et/ou à vis et peut embarquer des capteurs et/ou composants électroniques. – La illustre une vue en perspective de deux exemples du composant Clou, conçu pour maintenir et connecter deux unités de stockage ensemble. Dans le premier exemple, le bas de la partie supérieure (2a) est recouvert et/ou revêtu de Nickel et/ou de tout matériau conducteur (2b). La partie inférieure (2c) est allongée et composée de deux formes extrudées (dans l'exemple de forme trapézoïdal) conçues pour s'insérer parfaitement dans les sillons de deux corps d’unités de stockage d’énergie. Dans le deuxième exemple, le dessus du Clou (2a) est recouvert de Nickel et/ou de tout matériau conducteur (2b). La partie inférieure (2c) est similaire à celle précédemment décrite. – La montre une vue éclatée du couvercle (3a) et du cache (3b), qui sont deux pièces qui ont la même longueur et profondeur que le corps ( : 1a). Le Couvercle (3a) est fixé au corps ( : 1a) à l'aide d'une ou plusieurs vis à molette traversantes (3c). Quatre systèmes de fixation magnétique ou/et vissés sur les côtés (3d) et sont présents à chaque coin haut du Couvercle (3a) et bas du Cache (3b). Le Cache a de chaque côté une ou plusieurs fentes conçues pour tenir et s'emboîter parfaitement avec les clous ( ). L'élément (3e) représente un exemple de connecteurs électriques en nickel et/ou tout matériau conducteur conçu pour s'emboîter parfaitement et connecter électriquement le haut du couvercle avec un côté du clou ( : 2b). – La représente une vue éclatée d’une unité de stockage déjà présentée dans ( ) expliquant le processus de montage, en allant de bas en haut on peut observer ce qui suit : L'élément (4a) est le corps qui a déjà été détaillé dans la ( ), l'élément (4b) comprend une ou plusieurs cellules qui peuvent être constituées de différentes chimies et avoir différentes formes, dans le dessin nous utilisons six cellules au lithium cylindriques. L'élément (4c) est le Couvercle et l'élément (4d) est la vis à molettes déjà détaillées dans la ( ). L’élément (4e) représente 6 clous précédemment décrits en ( ), chaque côté de l’unité de stockage peut contenir 1 ou plusieurs clous (dans cet exemple nous avons 2 clous de chaque côté). L'élément (4f) est le Cache qui recouvre (4e) et est fixé à (4c) comme décrit précédemment. – La représente une vue éclatée de trois unités de stockage ( ) expliquant le processus de connexion. En allant de droite à gauche et de bas en haut on peut voir : Trois unités du Corps (5a) contenant des cellules de batterie (5b) (dans cet exemple 6 par unité) couvertes par trois Couvercles (5c) et reliées entre elles à l'aide de Clous (5d) dans cet exemple 4 clous relient les unités de stockage (02 de chaque côté). La configuration complète est couverte par 3 unités du caches (5e) donnant à la configuration complète une structure compacte. – La illustre un exemple d'installation complète de stockage d'énergie composée de six unités de stockage d'énergie connectées comme décrites ci-dessous. De gauche à droite, (6a) et (6b) représentent deux états de la même configuration de système de stockage d'énergie. Dans (6a) les clous sont partiellement et le couvercle complètement retiré, tandis que (6b) est un système de stockage d'énergie complètement assemblé composé de six unités de stockage d'énergie. – La représente une vue en perspective d'un exemple de configuration complète d'un système de stockage et de fourniture d’énergie autonome, composé de cinq unités de stockage d'énergie (7a) connectées à une unité centrale de commande, de charge et de décharge (7b). Description détaillée de l’invention La terminologie utilisée ici a pour but de décrire des modes de réalisation particuliers uniquement et n'est pas destinée à limiter l'invention. Tel qu'il est utilisé ici, le terme "et/ou" inclut n'importe laquelle et toutes les combinaisons d'un ou plusieurs des éléments listés associés. Il sera en outre entendu que les termes "comprend" et/ou "comprenant", lorsqu'ils sont utilisés dans cette description, spécifient la présence de caractéristiques, étapes, opérations, éléments et/ou composants déclarés, mais n'excluent pas la présence ou l'ajout d'une ou plusieurs autres caractéristiques, étapes, opérations, éléments, composants et/ou groupes de ceux-ci. Sauf indication contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés ici ont la même signification que celle couramment comprise par l'homme du métier auquel appartient cette invention. Il sera en outre entendu que les termes, tels que ceux définis dans les dictionnaires couramment utilisés, doivent être interprétés comme ayant une signification qui est cohérente avec leur signification dans le contexte de l'art pertinent et de la présente divulgation et ne seront pas interprétés de manière idéalisée ou sens trop formel à moins qu'il ne soit expressément défini comme tel dans les présentes descriptions. En décrivant l'invention, on comprendra qu'un certain nombre de techniques et d'étapes sont décrites. Chacune de celles-ci présente un avantage individuel et chacune peut également être utilisée en conjonction avec une ou plusieurs, ou dans certains cas toutes autres techniques décrites. Par conséquent, dans un souci de clarté, cette description s'abstiendra de répéter inutilement toutes les combinaisons possibles des étapes individuelles. La présente invention va maintenant être décrite en référence aux figures annexées représentant des modes de réalisation de référence. Il est entendu que toutes les pièces de la présente invention lorsqu'elles sont assemblées représentent un système de stockage et de fourniture d'énergie électrique, qui convient à tout usage d'énergie et peut satisfaire tout objectif de consommation d'énergie. La configuration complète telle que décrite dans l'exemple suggéré ( , et ) représente un système de stockage d'énergie fonctionnel composé d'une ou plusieurs unités de stockage d'énergie ( ). Connectées ensemble et/ou à une unité centrale de contrôle, de charge et de distribution d'énergie comme illustré à la ( ) à l'aide d'un dispositif de connexion illustré à la ( ) formeront un système de stockage et d'alimentation d'énergie entièrement fonctionnel. La figure ( ) représente une vue en perspective éclatée des éléments qui peuvent constituer une unité de stockage d’énergie qui compose le système de stockage d'énergie ( ), si elle est connectée à l'aide d'un système de connexion adapté ( ) comme décrit dans ( ). L'unité de stockage ( ) est composée de deux et/ou trois parties, la partie inférieure et principale « le corps » (1a), les parties supérieures « le couvercle » (1b) et le « cache » (1j). Le corps (1a) et (4a) est composé d'un boîtier (1e) avec une enceinte adaptée pour recevoir une ou plusieurs cellules de batteries (4b) pouvant avoir n'importe quelle forme et taille (cylindrique, rectangulaire, etc.) et de n'importe quelle chimie, les boîtiers des cellules de batterie sont conçus pour contenir parfaitement les cellules adaptées. Le corps (1a) et (4a) est un composant en une ou plusieurs pièces comportant des sillons de chaque côté pour garantir une connexion étanche entre les éléments en utilisant le système de connexion "les clous" ( ) comme décrit ci-dessous. Le dispositif de connexion ou Clou ( ) est un composant en forme de T où la partie inférieure (2c) est extrudée pour coulisser parfaitement et s'ajuster étroitement dans le corps pour fixer ensemble deux et/ou plusieurs unités de stockage d'énergie comme décrit dans ( figue 5). La partie supérieure (2a) contient ou est revêtue et/ou recouverte d'un matériau conducteur tel que du nickel ou tout autre matériau conducteur pour connecter électriquement les unités de batterie (2b). Le matériau conducteur peut se présenter sous la forme de bandes, de couches et/ou de broches métalliques avec ou sans attaches magnétiques. Le Couvercle ( ) est un composant en une ou plusieurs pièces qui contient les pièces électroniques comme le BMS (système de gestion de la batterie), il peut également contenir d'autres capteurs et composants électroniques. Le Couvercle contient des connexions inférieures et supérieures, les premières sont connectées aux cellules de la batterie tandis que les secondes sont utilisées pour assurer la conductivité entre les unités de la batterie. Le Couvercle est connecté au Corps (1a & 4a) à l'aide d'un système de fixation à vis et au Cache (1j, 3b & 4f) à l'aide d'un système de fixation magnétique ou à vis. Le Cache (1j, 3b et 4f) est la partie supérieure et finale de l'unité de stockage d'énergie, maintient fermement les clous ( ) et cache les parties conductrices de l'ensemble de la configuration. Le Cache peut également embarquer des capteurs et des composants électroniques et peut agir comme un disjoncteur qui, s'il est retiré, isole complètement l'unité de stockage du système de stockage. Le système de stockage d'énergie ( ) est composé d'au moins une unité de stockage ( ) et autant d'unités que nécessaire peuvent être ajoutées à la configuration pour fournir la quantité d'énergie souhaitée pour l'application spécifique. Le système de stockage d'énergie peut être connecté à l'unité de charge, de décharge et de contrôle, dénommée "L’unité Centrale" comme on le voit sur la ( ) pour former un système de stockage et fourniture d'énergie complètement fonctionnel et autonome. L’Unité Centrale est un composant monobloc ou multi blocs construit pour connecter et/ou contenir une ou plusieurs unités de stockage et embarque tous les composants électroniques et capteurs nécessaires pour : Synchroniser et contrôler chaque unité du système de stockage d'énergie Charger et stabiliser les unités de stockage d'énergie. Moduler et/ou booster le courant d'entrée et/ou de sortie Décharger les unités de stockage et fournir de l'énergie à travers différentes sorties adaptées à l'application attendue. Malgré des conceptions différentes selon les applications, l’Unité Centrale doit comporter certaines caractéristiques : Un ou plusieurs côtés du de l’Unité Centrale qui sont directement en contact avec les unités de stockage contiennent les sillons parallèles exactes permettant un glissement parfait du clou et une fixation étanche ou une extrusion similaire au clou permettant un glissement et une fixation des unités de stockage. La présente invention concerne également un nouveau système de stockage d'énergie multi bloc autonome composé d'unités de stockage d'énergie avec une conception et un système de montage révolutionnaires pour former une matrice polyvalente, adaptable et évolutive, adaptée à un usage professionnel et domestique, avec : Une nouvelle conception d'unité de stockage d’énergie avec un boîtier et un système de connexion révolutionnaires, permettant un montage et un démontage sûrs et faciles pour construire un système de stockage de n'importe quelle taille et capacité pour servir n'importe quel objectif. Un système unique de fixation et de connexion sans soudure ni câblage. La présente invention concerne également un système de stockage et d'alimentation en énergie composé de l’élément décrit ci-dessus et d'unités de contrôle, de charge et de décharge entièrement ou partiellement connectées avec la capacité de surveiller et de gérer l'ensemble de l'installation. L'unité de contrôle telle que décrite peut contenir ou être partiellement/entièrement connectée au système de stockage composé d'un ou plusieurs blocs de stockage d'énergie. L'unité de contrôle est conçue pour servir un objectif précis et est adaptée pour faire face à ses particularités Système de stockage d'énergie composé D’au moins une unité de stockage d'énergie, chacune comprenant un boîtier avec des emplacements adaptés pour recevoir une ou plusieurs cellules de stockage d’énergie (4b, 5b), ledit boitier étant composé de deux ou trois parties, la partie inférieure et principale dénommée « le corps » (1a, 4a, 5a), la partie intermédiaire dénommée « le couvercle » (1b, 3a, 4c, 5c) et optionnellement la partie supérieure dénommée « le cache » (1j, 3b, 4f, 5e), et D’un système de fixation et de connexion dénommé « les clous » (4e, 5d), caractérisé en ce que : Le corps (1a, 4a, 5a) comporte des sillons sur chaque face agissant comme des rails où les clous coulisseront, les clous (4e, 5d) sont des composants en forme de T qui présentent une partie inférieure (2c) extrudée pour coulisser parfaitement dans les sillons du corps (1a, 4a, 5a), et dont la partie supérieure (2a) contient ou est recouverte d'un matériau conducteur (2b) tel que du nickel, lesdits clous permettant la fixation et connexion sans soudure ni câblage. Système de stockage et d'alimentation en énergie qui comprend le système de stockage d'énergie selon la revendication 1 et une unité centrale (7b) de contrôle, de charge et de décharge, caractérisé en ce qu’un ou plusieurs côtés de l’unité centrale sont directement en contact avec les unités de stockage d’énergie et contiennent des sillons parallèles permettant une insertion parfaite des clous et une fixation aux unités de stockage d’énergie, ladite unité centrale étant entièrement ou partiellement connectée au système de stockage d’énergie.