EP2776291A1 - Station semi-automatique d'echange de batterie de traction pour vehicule electrique ou hybride - Google Patents

Station semi-automatique d'echange de batterie de traction pour vehicule electrique ou hybride

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Publication number
EP2776291A1
EP2776291A1 EP12780510.9A EP12780510A EP2776291A1 EP 2776291 A1 EP2776291 A1 EP 2776291A1 EP 12780510 A EP12780510 A EP 12780510A EP 2776291 A1 EP2776291 A1 EP 2776291A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
battery
lifting
operator
respect
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12780510.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Escande
Faouzi BENACHOUR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP2776291A1 publication Critical patent/EP2776291A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
    • B60S5/06—Supplying batteries to, or removing batteries from, vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0455—Removal or replacement of the energy storages
    • B60K2001/0472—Removal or replacement of the energy storages from below
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Definitions

  • the present invention relates to a semi-automatic station for exchanging traction battery. It applies in particular to electric or hybrid vehicles.
  • Li-ion Lithium-ion
  • This fast station makes it possible to quickly exchange the battery of an electric vehicle comprising a removable traction battery from the underside of the vehicle. It comprises means for aligning the vehicle with respect to battery lifting means, these means including coarse lifting means allowing a first approach of the battery under the vehicle as well as finer lifting means allowing precise positioning. battery under the vehicle.
  • This fast station also comprises means for moving the batteries in one direction or the other between the lifting zone and a charging zone.
  • a major disadvantage of this fully automated rapid exchange station is its very high installation and maintenance costs. Indeed, these costs make the station difficult to amortize financially, especially in developing countries or in emerging countries where the fleet is limited. Because in these countries, the use of a motor vehicle, whether thermal or electrical, remains reserved for a very favored fraction of the population. Such stations can only be amortized within a reasonable time in developed countries with a very large fleet. This is again a problem that the present invention proposes to solve.
  • the invention aims in particular to limit the costs of installation and maintenance of the exchange station, so that it can be operated profitably in developing countries and emerging countries.
  • a guiding principle of the invention is to lead to a semi-automatic battery exchange station removable from below the vehicle requiring the intervention of a single operator.
  • the invention relates to a device for an operator to exchange a traction battery discharged from an electric or hybrid vehicle against a recharged traction battery.
  • the device comprises, in an exchange zone, means for aligning the vehicle on a reference dimension with respect to the direction transverse to the vehicle, means for aligning the vehicle on a reference dimension with respect to the longitudinal direction at the vehicle.
  • vehicle lifting means for raising or lowering the vehicle, means for immobilizing the vehicle at a reference position relative to the vertical direction, lifting means for raising or lowering means for unlocking the discharged battery the vehicle or lock the battery recharging vehicle.
  • the means for immobilizing the vehicle in a reference position relative to the vertical direction and the lifting means for raising or lowering means for unlocking or locking the battery are arranged on an exchange carriage adapted to be installed below the vehicle by the operator.
  • the device further comprises handling means allowing the operator to transport the discharged battery between the exchange zone and a charging zone and / or transport the battery recharged between the charging zone and the exchange zone.
  • the handling means may include a forklift truck.
  • the device may comprise means for suggesting to the operator where to install the exchange carriage below the vehicle.
  • the means for immobilizing the vehicle in a reference position relative to the vertical direction may include a plurality of control elements adapted to be accommodated by guide and support elements arranged under the vehicle body.
  • the lifting means for raising and lowering the means for unlocking the discharged battery of the vehicle or locking the battery recharged to the vehicle may include a lifting table.
  • the means for aligning the vehicle on a reference dimension with respect to the longitudinal direction of the vehicle may include at least one pair of rollers whose axes of rotation may be oriented in the direction transverse to the vehicle, this pair of rollers being able to receive and stop a wheel of the vehicle.
  • the means for aligning the vehicle to a reference dimension with respect to the direction transverse to the vehicle may include two guide ramps arranged in such a way that at least one of them exerts a reaction force on a rolling wheel.
  • the two sets of rollers can each be able to simultaneously accommodate one of the two wheels of the same vehicle train in rolling, one of said two wheels rolling between the two guide ramps, each of the two sets of rollers being able to allow the sliding of the wheel which it receives in a direction transverse to the vehicle to a reference dimension with respect to the transverse direction under the effect of the reaction force exerted on the wheel between the two said guide ramps.
  • the vehicle lifting means may include a lift having at least two columns.
  • the invention also relates to a method for an operator to remove a battery of traction discharged from an electric or hybrid vehicle and load it.
  • the method comprises a step of aligning the vehicle on a reference dimension with respect to the direction transverse to the vehicle. It also comprises a step of aligning the vehicle on a reference dimension with respect to the longitudinal direction of the vehicle. It also comprises a step of lifting the vehicle by lifting means. It also comprises a step of lowering the vehicle by the lifting means, so as to collaborate the vehicle with means for immobilizing the vehicle at a reference position relative to the vertical direction. It also comprises a step of raising means for lifting means to unlock the discharged battery. It also comprises a step of unlocking the battery discharged by the means to unlock.
  • the method further comprises a step of installation below the vehicle by the operator of an exchange carriage supporting the means for immobilizing the vehicle in the reference position. relative to the vertical direction and the lifting means means for unlocking the discharged battery, and a step of transporting the discharged battery by using handling means by the operator to a charging zone.
  • the invention also relates to a method for an operator to install a recharging battery recharged in an electric or hybrid vehicle.
  • the method comprises a step of transporting the battery recharged from a charging zone in order to deposit it on means for locking said battery. It also comprises a step of raising by means of lifting means for locking the recharged battery and said battery. It also comprises a step of locking the battery recharged by the means for locking. It also comprises a step of lowering by means of lifting means to lock. It also comprises a step of raising the vehicle by the lifting means, so as to release the vehicle means for immobilizing said vehicle in a reference position relative to the vertical direction. It also includes a step of lowering the vehicle by the lifting means.
  • the method further comprises a step of withdrawal by the operator of an exchange carriage disposed below the vehicle, the exchange carriage supporting the means for immobilizing the vehicle in the reference position relative to the vertical direction and means for lifting means for locking the charged battery.
  • the step of transporting the battery is carried out using handling means by the operator.
  • the present invention also has the main advantage that it does not require special qualification of its unique operator, which can be formed in just a few hours to operate an exchange station according to the invention. This is particularly advantageous in developing and emerging countries, where the labor force seeking employment is overwhelmingly poorly or unskilled at all. Last but not least, an exchange station according to the invention is never destructive of employment in one these countries. Indeed, either the pump attendant already employed must be converted back to exchange station operator according to the invention, or it is necessary to hire an operator.
  • FIGS. 1 and 2 by schematic overall views, an example of a station according to the invention:
  • FIGS. 1 and 2 schematically illustrate an example of exchange station according to the invention, comprising a storage zone 1 having substantially 6 meters in width and 7 meters in length, so as to accommodate four load stations 1 1, 12, 13 and 14 can simultaneously recharge four traction batteries 1 1 1, 1 12, 1 13 and 1 14 respectively.
  • the exchange station also comprises an exchange zone 2 having substantially the surface of a motor vehicle 3 whose discharged battery January 13 is removable from below.
  • zone 2 exchange is arranged a lift 21 having two columns 21 1 and 213 each having two lifting arms facing each other.
  • a forklift truck 1 15 transports the battery 1 13, as well as any of the other batteries 1 1 1, 1 12 and 1 14, between the exchange zone 2 and the charging station 13. in one direction or the other.
  • Two sets of rollers 221 whose axes of rotation are oriented in a longitudinal direction X to the vehicle 3 are each adapted to initially accommodate one of the two rear wheels of the vehicle 3 while driving in reverse, one of the two rear wheels rolling between two guide ramps 220.
  • the two guide ramps 220 are arranged in such a way that at least one of them exerts a reaction force on the wheel between the two ramps 220.
  • the sets of rollers 221 then allow the sliding of the rear wheels in a direction Y transverse to the vehicle 3 to a reference dimension with respect to the direction Y under the effect of this reaction force.
  • the two guide ramps 220 collaborate with the sets of rollers 221 to form a device of the type "rolling correlator" according to the English expression.
  • the sets of rollers 221 are able to accommodate in a second step the front wheels of the vehicle 3 and to align them in the same way on this reference dimension with respect to the Y direction until the vehicle stops 3, therefore that two pairs of rollers 219 whose axes of rotation are oriented in the direction Y transverse to the vehicle 3 each accommodate and support one of the rear wheels of the vehicle 3, automatically stopping the progression thereof to a reference dimension with respect to the longitudinal direction X to said vehicle 3.
  • the lift 21 raises the vehicle 3 via its columns 21 1 and 213 whose lifting arms can be supported on support areas under the vehicle 3, the jack support areas for example.
  • the lift After an exchange carriage 26 mounted on three wheels has been rolled under the vehicle 3, the lift lowers the vehicle 3 which comes to rest on four control elements 25 supported by the exchange carriage 26.
  • the elements steering 25 being accommodated by guide and support elements disposed under the vehicle body 3, so as to immobilize the vehicle 3 in a substantially horizontal position at a reference dimension with respect to a vertical direction Z. Since they are arranged under the body of the vehicle 3, the guide and support elements are not visible in the present figures.
  • the forklift truck 1 15 makes it possible to deposit the discharged battery 1 13 on a tool 23 or to remove it from this tool 23.
  • the tool 23 is a dedicated tool making it possible to lock or unlock the batteries 1 1 1, 1 12, 1 13 and 1 14 of the vehicle 3.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b and 5c illustrate an exemplary method according to the invention for exchanging the battery of the vehicle 3.
  • the vehicle 3 moves back first so as to pass successively its left rear wheel then its left front wheel between the guide ramps 220, its two rear wheels and then its two front wheels sliding successively on the games. of rollers 221 in the Y direction to the reference dimension relative to Y. Then, the pairs of rollers 219 automatically stop the vehicle 3 by means of its two rear wheels at the reference dimension with respect to the direction X. Then, the lift 21 raises the vehicle 3 to a height allowing an operator, not shown in the figures, to roll the exchange carriage 26 to bring it under the vehicle 3, for example in a position suggested by marks painted on the ground. For example, these marks may suggest the location of each of the wheels of the exchange carriage 26. Then, as illustrated in FIG.
  • the lift 21 lowers the vehicle 3 until the four steering elements 25 come in abutment against the guide and support elements located under the vehicle 3, the latter elements not being shown in the figures, thus immobilizing the vehicle 3 in a substantially horizontal position at a reference dimension with respect to the Z direction
  • the lifting table 24 assembles the tool 23 until it is placed against the guide and support elements arranged under the battery 1 13, the latter guiding elements and also not shown in the figures, the battery 1 13 being the almost discharged battery mounted on the vehicle 3 in the present embodiment of the method according to the invention.
  • automatic unlocking mechanism of the tool 23 are implemented so as to release the battery 1 13 of the vehicle 3.
  • embodiments of the tool 23 are for example given in the international application WO 201 1/058256 A1 filed by the applicant.
  • the lifting table 24 moves down the tool 23 supporting the battery 1 13.
  • the forklift 1 15 comes to remove the tool 23 supporting the discharged battery January 13 of the lifting table 24.
  • the forklift truck 1 15 back the tool 23 this time supporting the recharged battery 1 14 to deposit it on the table 24.
  • the lift table 24 raises the tool 23 supporting the battery 1 14 until coming to put the battery 1 14 in support against guiding, support and locking elements located under the vehicle 3, the latter elements are also not shown in the figures.
  • FIG. 4b the lifting table 24 moves down the tool 23 supporting the battery 1 13.
  • the forklift 1 15 comes to remove the tool 23 supporting the discharged battery January 13 of the lifting table 24.
  • the forklift truck 1 15 back the tool 23 this time supporting the recharged battery 1 14 to deposit it on the table 24.
  • the lift table 24 raises the tool 23 supporting the battery 1 14 until coming to put the battery 1 14

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Vehicle Cleaning, Maintenance, Repair, Refitting, And Outriggers (AREA)

Abstract

Dispositif et un procédé pour échanger une batterie de traction déchargée (113) d'un véhicule électrique ou hybride (3) contre une batterie de traction rechargée (114). Le dispositif comporte, des moyens (220, 221) pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale (Y) au véhicule, des moyens (219) pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale (X) au véhicule, des moyens de levage (21) du véhicule pour monter ou baisser le véhicule, des moyens (25) pour immobiliser le véhicule par rapport à la direction verticale, des moyens de levage pour monter ou baisser des moyens (23) pour déverrouiller ou verrouiller la batterie au véhicule. Le dispositif comporte en outre des moyens de manutention (115) pour transporter les batteries.

Description

STATION SEMI-AUTOMATIQUE D'ECHANGE DE BATTERIE DE TRACTION POUR VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE
La présente invention concerne une station semi-automatique d'échange de batterie de traction. Elle s'applique notamment aux véhicules électriques ou hybrides.
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 véhicules thermiques. Il s'agit là d'un problème que la présente invention se propose de résoudre.
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 XIXème siècle aux Etats-Unis. Ces toutes premières « battery exchange stations » selon la terminologie anglo-saxonne sont décrites dans l'ouvrage de David A. Kirsch publié en 2000 et intitulé « The electric vehicle and the burden of History ». La cabine du fiacre était tout d'abord soulevée afin d'être séparée d'une plate-forme supportée par les roues et supportant elle-même le moteur électrique et sa batterie. Puis, la batterie déchargée était elle-même soulevée et une batterie rechargée était déposée à sa place. Toutes ces opérations de manutention lourde impliquaient l'intervention de plusieurs opérateurs, qui soulevaient et déposaient la cabine du fiacre et les batteries grâce à des appareils de levage du type grue d'atelier ou palan. Un inconvénient majeur de ces 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 disponibles. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre.
Dans le but de résoudre ce problème de temps d'échange, des stations d'échange rapide ont été proposées, comme la station décrite dans le brevet US 5,612,606 publié le 18 mars 1997, 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 d'un véhicule thermique. Cette station rapide permet d'échanger rapidement la batterie d'un véhicule électrique comportant une batterie de traction amovible par le dessous du véhicule. Elle comporte des moyens d'alignement du véhicule par rapport à des moyens de levage de la batterie, ces moyens incluant des moyens de levage grossier permettant une première approche de la batterie sous le véhicule ainsi que des moyens de levage plus fins permettant un positionnement précis de la batterie sous le véhicule. Cette station rapide comporte également des moyens pour déplacer les batteries dans un sens ou dans l'autre entre la zone de levage et une zone de recharge. Un inconvénient majeur de cette station d'échange rapide complètement automatisée tient à ses coûts d'installation et de maintenance très élevés. En effet, ces coûts rendent la station difficile à amortir financièrement, notamment dans des pays en voie de développement ou dans des pays émergents où le parc automobile est restreint. Car dans ces pays, l'usage d'un véhicule automobile, qu'il soit thermique ou électrique, reste réservé à une fraction très favorisée de la population. De telles stations ne peuvent être amorties dans un délai raisonnable que dans des pays développés au parc automobile très étendu. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre.
L'invention a notamment pour but de limiter les coûts d'installation et de maintenance de la station d'échange, de telle sorte qu'elle puisse être exploitée de manière rentable dans des pays en voie de développement et dans des pays émergents. Pour cela, un principe directeur de l'invention est d'aboutir à une station semi-automatique d'échange de batterie amovible par le dessous du véhicule ne nécessitant l'intervention que d'un seul opérateur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif permettant à un opérateur d'échanger une batterie de traction déchargée d'un véhicule électrique ou hybride contre une batterie de traction rechargée. Le dispositif comporte, dans une zone d'échange, des moyens pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale au véhicule, des moyens pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale au véhicule, des moyens de levage du véhicule permettant de monter ou baisser le véhicule, des moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale, des moyens de levage permettant de monter ou baisser des moyens pour déverrouiller la batterie déchargée du véhicule ou verrouiller la batterie rechargéeau véhicule. Les moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale et les moyens de levage permettant de monter ou baisser des moyens pour déverrouiller ou verrouiller la batterie sont disposés sur un charriot d'échange apte à être installé en dessous du véhicule par l'opérateur. Le dispositif comporte en outre des moyens de manutention permettant à l'opérateur de transporter la batterie déchargée entre la zone d'échange et une zone de charge et/ou de transporter la batterie rechargée entre la zone de charge et la zone d'échange.
Par exemple, les moyens de manutention peuvent inclure un charriot de manutention à fourches.
Avantageusement, le dispositif peut comporter des moyens pour suggérer à l'opérateur où installer le charriot d'échange en dessous du véhicule.
Avantageusement, les moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale peuvent inclure une pluralité d'éléments de pilotage aptes à être accueillis par des éléments de guidage et d'appui disposés sous la caisse du véhicule.
Avantageusement, les moyens de levage permettant de monter et baisser les moyens pour déverrouiller la batterie déchargée du véhicule ou verrouiller la batterie rechargée au véhicule peuvent inclure une table élévatrice.
Avantageusement, les moyens pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale au véhicule peuvent inclure au moins une paire de rouleaux dont les axes de rotation peuvent être orientés suivant la direction transversale au véhicule, cette paire de rouleaux pouvant être apte à accueillir et stopper une roue du véhicule. Avantageusement, les moyens pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale au véhicule peuvent inclure deux rampes de guidage disposées de telle sorte que l'une d'entre elles au moins exerce une force de réaction sur une roue roulant entre les deux dites rampes, ainsi que deux jeux de rouleaux dont les axes de rotation peuvent être orientés suivant la direction longitudinale au véhicule, les deux jeux de rouleaux pouvant être chacun apte à accueillir simultanément une des deux roues d'un même train du véhicule en roulage, l'une desdites deux roues roulant entre les deux rampes de guidage, chacun des deux jeux de rouleaux pouvant autoriser le glissement de la roue qu'il accueille suivant une direction transversale au véhicule jusqu'à une cote de référence par rapport à la direction transversale sous l'effet de la force de réaction exercée sur la roue roulant entre les deux dites rampes de guidage.
Avantageusement, les moyens de levage du véhicule peuvent incluere un pont élévateur comportant au moins deux colonnes.
L'invention a également pour objet un procédé permettant à un opérateur d'enlever une batterie de traction déchargée d'un véhicule électrique ou hybride et de la mettre en charge. Le procédé comporte une étape d'alignement du véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale au véhicule. Il comporte également une étape d'alignement du véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale au véhicule. Il comporte également une étape de levage du véhicule par des moyens de levage. Il comporte également une étape de baisse du véhicule par les moyens de levage, de manière à faire collaborer le véhicule avec des moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale. Il comporte également une étape de montée par des moyens de levage de moyens pour déverrouiller la batterie déchargée. Il comporte également une étape de déverrouillage de la batterie déchargée par les moyens pour déverrouiller. Le procédé comporte en outre une étape d'installation en dessous du véhicule par l'opérateur d'un chariot d'échange supportant les moyens pour immobiliser le véhicule en la position de référence par rapport à la direction verticale et les moyens de levage des moyens pour déverrouiller la batterie déchargée, ainsi qu'une étape de transport de la batterie déchargée par utilisation de moyens de manutention par l'opérateur vers une zone de charge.
L'invention a également pour objet un procédé permettant à un opérateur d'installer une batterie de traction rechargée dans un véhicule électrique ou hybride. Le procédé comporte une étape de transport de la batterie rechargée depuis une zone de charge afin de la déposer sur des moyens pour verrouiller ladite batterie. Il comporte également une étape de montée par des moyens de levage de moyens pour verrouiller la batterie rechargée et de ladite batterie. Il comporte également une étape de verrouillage de la batterie rechargée par les moyens pour verrouiller. Il comporte également une étape de baisse par les moyens de levage des moyens pour verrouiller. Il comporte également une étape de montée du véhicule par les moyens de levage, de manière à libérer le véhicule de moyens pour immobiliser ledit véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale. Il comporte également une étape de baisse du véhicule par les moyens de levage. Le procédé comporte en outre une étape de retrait par l'opérateur d'un charriot d'échange disposé en dessous du véhicule, ce charriot d'échange supportant les moyens pour immobiliser le véhicule en la position de référence par rapport à la direction verticale et les moyens de levage des moyens pour verrouiller la batterie chargée. L'étape de transport de la batterie est réalisée par utilisation de moyens de manutention par l'opérateur.
La présente invention a encore pour principal avantage qu'elle n'exige pas de qualification particulière de son unique l'opérateur, qui peut être formé en quelques heures seulement à l'exploitation d'une station d'échange selon l'invention. Cela s'avère particulièrement avantageux dans les pays en voie de développement ou émergents, dans lesquels la main d'œuvre en quête d'emploi est très majoritairement peu ou pas qualifiée du tout. Enfin et surtout, une station d'échange selon l'invention n'est jamais destructrice d'emploi dans un ces pays. En effet, soit le pompiste déjà employé doit être reconverti en opérateur de station d'échange selon l'invention, soit il faut embaucher un opérateur. 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 1 et 2, par des vues schématiques d'ensemble, un exemple de station selon l'invention :
- les figures 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b et 5c, par des vue schématiques de profil, un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un exemple de station d'échange selon l'invention, comportant une zone 1 de stockage ayant sensiblement 6 mètres en largeur et 7 mètres en longueur, de manière à accueillir quatre postes de charge 1 1 , 12, 13 et 14 pouvant recharger simultanément quatre batteries de traction 1 1 1 , 1 12, 1 13 et 1 14 respectivement. La station d'échange comporte également une zone 2 d'échange ayant sensiblement la surface d'un véhicule automobile 3 dont la batterie déchargée 1 13 est amovible par le dessous. Dans la zone 2 d'échange est disposé un pont élévateur 21 comportant deux colonnes 21 1 et 213 ayant chacune deux bras de levage en regard l'un de l'autre. Un charriot de manutention à fourches 1 15 permet par exemple de transporter la batterie 1 13, ainsi que n'importe laquelle des autres batteries 1 1 1 , 1 12 et 1 14, entre la zone 2 d'échange et le poste de charge 13 dans un sens ou dans l'autre.
Deux jeux de rouleaux 221 dont les axes de rotation sont orientés suivant une direction X longitudinale au véhicule 3 sont chacun apte à accueillir dans un premier temps l'une des deux roues arrières du véhicule 3 en roulage en marche arrière, l'une desdites deux roues arrière roulant entre deux rampes de guidage 220. Les deux rampes de guidage 220 sont disposées de telle sorte que l'une d'entre elles au moins exerce une force de réaction sur la roue roulant entre les deux rampes 220. Les jeux de rouleaux 221 autorisent alors le glissement des roues arrières suivant une direction Y transversale au véhicule 3 jusqu'à une cote de référence par rapport à la direction Y sous l'effet de cette force de réaction. En fait, les deux rampes de guidage 220 collaborent avec les jeux de rouleaux 221 pour former un dispositif du type « rolling correlator » selon l'expression anglo-saxonne. Les jeux de rouleaux 221 sont aptes à accueillir dans un deuxième temps les roues avants du véhicule 3 et à les aligner de la même manière sur cette cote de référence par rapport à la direction Y jusqu'à l'arrêt du véhicule 3, dès lors que deux paires de rouleaux 219 dont les axes de rotation sont orientés suivant la direction Y transversale au véhicule 3 accueillent et supportent chacune une des roues arrières du véhicule 3, stoppant automatiquement la progression de celui-ci à une cote de référence par rapport à la direction X longitudinale audit véhicule 3. Une fois le véhicule 3 immobilisé en une position de référence selon les directions Y et X, le pont élévateur 21 lève le véhicule 3 par l'intermédiaire de ses colonnes 21 1 et 213 dont les bras de levage peuvent être mis en appui sur des zones d'appui sous le véhicule 3, les zones d'appui de cric par exemple.
Après qu'un charriot d'échange 26 monté sur trois roues ait été roulé sous le véhicule 3, le pont élévateur baisse le véhicule 3 qui vient se poser sur quatre éléments de pilotage 25 supportés par le chariot d'échange 26. Les éléments de pilotage 25 étant accueillis par des éléments de guidage et d'appui disposés sous la caisse du véhicule 3, de manière à immobiliser le véhicule 3 dans une position sensiblement horizontale à une cote de référence par rapport à une direction verticale Z. Puisqu'ils sont disposés sous la caisse du véhicule 3, les éléments de guidage et d'appui ne sont pas visibles sur les présentes figures. Dans le présent exemple de réalisation, le charriot de manutention à fourches 1 15 permet de déposer la batterie 1 13 déchargée sur un outil 23 ou de l'enlever de cet outil 23. L'outil 23 est un outil dédié permettant de verrouiller ou de déverrouiller les batteries 1 1 1 , 1 12, 1 13 et 1 14 du véhicule 3. Il est supporté par une table élévatrice 24 elle aussi supportée par le charriot d'échange 26. Les figures 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 5a, 5b et 5c illustrent un exemple de procédé selon l'invention pour échanger la batterie du véhicule 3.
Comme illustré par la figure 3a, le véhicule 3 recule d'abord de manière à faire passer successivement sa roue arrière gauche puis sa roue avant gauche entre les rampes de guidage 220, ses deux roues arrières puis ses deux roues avant glissant successivement sur les jeux de rouleaux 221 selon la direction Y jusqu'à la cote de référence par rapport à Y. Puis, les paires de rouleaux 219 stoppent automatiquement le véhicule 3 par l'intermédiaire de ses deux roues arrières à la cote de référence par rapport à la direction X. Puis, le pont élévateur 21 lève le véhicule 3 jusqu'à une hauteur permettant à un opérateur, non représenté sur les figures, de faire rouler le charriot d'échange 26 pour l'amener sous le véhicule 3, par exemple en une position suggérée par des marques peintes au sol. Par exemple, ces marques peuvent suggérer l'emplacement de chacune des roues du charriot d'échange 26. Puis, comme illustré par la figure 3b, le pont élévateur 21 baisse le véhicule 3 jusqu'à ce que les quatre éléments de pilotage 25 viennent en appui contre les éléments de guidage et d'appui situés sous le véhicule 3, ces derniers éléments n'étant pas représentés sur les figures, immobilisant ainsi le véhicule 3 en une position sensiblement horizontale à une cote de référence par rapport à la direction Z. Puis, comme illustré par la figure 3c, la table élévatrice 24 monte l'outil 23 jusqu'à mettre celui-ci en appui contre des éléments de guidage et d'appui disposés sous la batterie 1 13, ces derniers éléments de guidage et d'appui n'étant pas non plus représentés sur les figures, la batterie 1 13 étant la batterie presque déchargée montée sur le véhicule 3 dans le présent exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention. Puis, comme suggéré par la figure 4a, des mécanisme de déverrouillage automatique de l'outil 23, ces mécanismes ne faisant pas l'objet de la présente demande, sont mis en œuvre de manière à libérer la batterie 1 13 du véhicule 3. Des exemples de réalisation de l'outil 23 sont par exemple donnés dans la demande internationale WO 201 1/058256 A1 déposée par la demanderesse. Puis, comme illustré par la figure 4b, la table élévatrice 24 descend l'outil 23 supportant la batterie 1 13. Puis, comme illustré par la figure 4c, le charriot de manutention à fourches 1 15 vient enlever l'outil 23 supportant la batterie déchargée 1 13 de la table de levage 24. Puis, comme suggéré par la figure 5a, le charriot de manutention à fourches 1 15 ramène l'outil 23 supportant cette fois la batterie rechargée 1 14 pour la déposer sur la table 24. Puis, comme illustré par la figure 5b, la table élévatrice 24 lève l'outil 23 supportant la batterie 1 14 jusqu'à venir mettre la batterie 1 14 en appui contre des éléments de guidage, d'appui et de verrouillage situés sous le véhicule 3, ces derniers éléments n'étant pas non plus représentés sur les figures. Comme suggéré par la figure 5b, des mécanismes de verrouillage automatique de l'outil 23, ces mécanismes ne faisant pas l'objet de la présente demande, sont alors mis en œuvre de manière à solidariser la batterie 1 14 et le véhicule 3. Puis, la table élévatrice 24 baisse l'outil 23, le pont élévateur 21 lève le véhicule 3 de manière à le libérer des éléments de pilotage 25, de sorte que l'opérateur peut retirer manuellement le charriot d'échange 26 en le faisant rouler. Comme suggéré par la figure 5c, le pont élévateur 21 redescent le véhicule 3 au sol, le véhicule 3 pouvant quitter la station d'échange avec une autonomie maximum.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif permettant à un opérateur d'échanger une batterie de traction déchargée (1 13) d'un véhicule électrique ou hybride (3) contre une batterie de traction rechargée (1 14), le dispositif comportant dans une zone (2) d'échange :
- des moyens (220, 221 ) pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale (Y) au véhicule ;
- des moyens (219) pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale (X) au véhicule ;
- des moyens de levage (21 ) du véhicule permettant de monter ou baisser le véhicule ;
- des moyens (25) pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale (Z) ;
- des moyens de levage (24) permettant de monter ou baisser des moyens (23) pour déverrouiller la batterie déchargée (1 13) du véhicule ou verrouiller la batterie rechargée (1 14) au véhicule ;
le dispositif étant caractérisé en ce que :
- les moyens (25) pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale (Z) et les moyens de levage (24) permettant de monter ou baisser des moyens (23) pour déverrouiller ou verrouiller la batterie sont disposés sur un charriot d'échange (26) apte à être installé en dessous du véhicule (3) par l'opérateur ;
- il comporte des moyens de manutention (1 15) permettant à l'opérateur de transporter la batterie déchargée (1 13) entre la zone (2) d'échange et une zone (1 ) de charge et/ou de transporter la batterie rechargée (1 14) entre la zone de charge et la zone d'échange.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens (1 15) de manutention incluent un charriot de manutention à fourches.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour suggérer à l'opérateur où installer le charriot d'échange (26) en dessous du véhicule (3).
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale (Z) incluent une pluralité d'éléments de pilotage (25) aptes à être accueillis par des éléments de guidage et d'appui disposés sous la caisse du véhicule (3).
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de levage (24) permettant de monter et baisser les moyens (23) pour déverrouiller la batterie déchargée (1 13) du véhicule ou verrouiller la batterie rechargée (1 14) au véhicule incluent une table élévatrice (24).
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens (219) pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale (X) au véhicule incluent au moins une paire de rouleaux dont les axes de rotation sont orientés suivant la direction transversale (Y) au véhicule, cette paire de rouleaux étant apte à accueillir et stopper une roue du véhicule (3).
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens pour aligner le véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale (Y) au véhicule (3) incluent deux rampes de guidage (220) disposées de telle sorte que l'une d'entre elles au moins exerce une force de réaction sur une roue roulant entre les deux dites rampes, ainsi que deux jeux de rouleaux (221 ) dont les axes de rotation sont orientés suivant la direction longitudinale (X) au véhicule (3), les deux jeux de rouleaux étant chacun apte à accueillir simultanément une des deux roues d'un même train du véhicule (3) en roulage, l'une desdites deux roues roulant entre les deux rampes de guidage (220), chacun des deux jeux de rouleaux (221 ) autorisant le glissement de la roue qu'il accueille suivant une direction transversale (Y) au véhicule jusqu'à une cote de référence par rapport à la direction transversale (Y) sous l'effet de la force de réaction exercée sur la roue roulant entre les deux dites rampes de guidage.
8. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de levage (21 ) du véhicule (3) incluent un pont élévateur comportant au moins deux colonnes (21 1 , 213).
9. Procédé permettant à un opérateur d'enlever une batterie de traction déchargée (1 13) d'un véhicule électrique ou hybride (3) et de la mettre en charge, le procédé comportant :
- une étape d'alignement du véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction transversale (Y) au véhicule ;
- une étape d'alignement du véhicule sur une cote de référence par rapport à la direction longitudinale (X) au véhicule ;
- une étape de levage du véhicule (3) par des moyens de levage (21 ) ;
- une étape de baisse du véhicule par les moyens de levage (21 ), de manière à faire collaborer le véhicule avec des moyens pour immobiliser le véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale (Z) ;
- une étape de montée par des moyens de levage (24) de moyens (23) pour déverrouiller la batterie déchargée (1 13) ;
- une étape de déverrouillage de la batterie déchargée (1 13) par les moyens (23) pour déverrouiller ;
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- une étape d'installation en dessous du véhicule (3) par l'opérateur d'un chariot d'échange (26) supportant les moyens pour immobiliser le véhicule en la position de référence par rapport à la direction verticale (Z) et les moyens de levage (24) des moyens (23) pour déverrouiller la batterie déchargée (1 13) ; - une étape de transport de la batterie déchargée (1 13) par utilisation de moyens de manutention (1 15) par l'opérateur vers une zone (1 ) de charge.
10. Procédé permettant à un opérateur d'installer une batterie de traction rechargée (1 14) dans un véhicule électrique ou hybride (3), le procédé comportant :
- une étape de transport de la batterie rechargée (1 14) depuis une zone de charge (1 ) afin de la déposer sur des moyens (23) pour verrouiller ladite batterie ;
- une étape de montée par des moyens de levage (24) de moyens (23) pour verrouiller la batterie rechargée (1 14) et de ladite batterie (1 14) ;
- une étape de verrouillage de la batterie rechargée (1 14) par les moyens (23) pour verrouiller ;
- une étape de baisse par les moyens de levage (24) des moyens (23) pour verrouiller ;
- une étape de montée du véhicule par les moyens de levage (21 ), de manière à libérer le véhicule de moyens pour immobiliser ledit véhicule en une position de référence par rapport à la direction verticale (Z) ;
- une étape de baisse du véhicule (3) par les moyens de levage (21 ) ; le procédé étant caractérisé en ce que :
- il comporte en outre une étape de retrait par l'opérateur d'un charriot d'échange (26) disposé en dessous du véhicule (3), ce charriot d'échange supportant les moyens pour immobiliser le véhicule en la position de référence par rapport à la direction verticale (Z) et les moyens de levage (24) des moyens (23) pour verrouiller la batterie chargée (1 14) ;
- l'étape de transport de la batterie est réalisée par utilisation de moyens de manutention (1 15) par l'opérateur.
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