EP4452730A1 - Usine automobile à faible empreinte carbone - Google Patents

Usine automobile à faible empreinte carbone

Info

Publication number
EP4452730A1
EP4452730A1 EP22847274.2A EP22847274A EP4452730A1 EP 4452730 A1 EP4452730 A1 EP 4452730A1 EP 22847274 A EP22847274 A EP 22847274A EP 4452730 A1 EP4452730 A1 EP 4452730A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
factory
vehicles
plant
building
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22847274.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Etienne Crozier
Guillaume Heisel
Stéphane LANDWERLIN
Hector QUERRY
Jean-Luc Thuliez
Yannick TOURAT
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.)
Softcar SA
Original Assignee
Softcar SA
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 Softcar SA filed Critical Softcar SA
Publication of EP4452730A1 publication Critical patent/EP4452730A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/02—Buildings or groups of buildings for industrial purposes, e.g. for power-plants or factories
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D63/00—Motor vehicles or trailers not otherwise provided for
    • B62D63/02—Motor vehicles
    • B62D63/025—Modular vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B62D65/022—Transferring or handling sub-units or components, e.g. in work stations or between workstations and transportation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material

Definitions

  • the present invention relates to the layout of a low-carbon automotive factory intended for the production of battery-powered vehicles, in which sub-assemblies or modules are received already partially assembled.
  • This plant has the particularity of not having a fitting line which generates noise, pollution and vibrations.
  • This plant can thus be set up near residential areas and accommodate individuals wishing to buy, rent, refurbish, repair, modify or recycle a vehicle.
  • Said plant also includes several buildings, those presenting the greatest risk of incident being separated from the rest of the infrastructure for security and cost reasons.
  • Automobile assembly plants are usually giant because they contain a shoeing line several kilometers long. This line is used to unwind sheet metal strips, degrease them, oil them, pre-cut parts (for example bodywork parts) by stamping, stamp them, degrease them again, weld them between them, to phosphate them, to paint them by cataphoresis and finally to bake the paint.
  • This line is used to unwind sheet metal strips, degrease them, oil them, pre-cut parts (for example bodywork parts) by stamping, stamp them, degrease them again, weld them between them, to phosphate them, to paint them by cataphoresis and finally to bake the paint.
  • the fitting line prevents any modularity, because the first element is the sheet metal shell chassis, the structure on which all the other parts are assembled. This way of manufacturing cars in large series is based on the optimization of steel which has been the same since 1932 and is universally spread all over the planet.
  • Battery-powered vehicles require the fitting of propulsion batteries, usually lithium-ion. This assembly is carried out within the assembly line, requiring the presence of said batteries at the heart of the factory. As these factories are generally intended to manufacture internal combustion vehicles, the batteries are added to existing production lines when switching from the production of internal combustion vehicles to the production of electric or hybrid vehicles. In the event of fire, the flammable electrolytes of a battery generate their own oxidizer, this cannot be extinguished. The fire raged and quickly became impossible to contain. Consequently, the fire of a single battery within the assembly line can create considerable damage, since the intensity of the flames and the heat column of more than 800°C over a height of 8m can affect the structure of the building. The fire will last until the electrolyte is completely consumed.
  • the smoke from the fire would force the factory to be completely evacuated and to stop all production until decontamination.
  • the soot emitted during a battery fire contains large quantities of cobalt oxide, nickel oxide and manganese oxide and so the entire site should be decontaminated before even restarting the the production.
  • An object of the invention is therefore to improve the methods and processes for manufacturing vehicles and the means necessary for this purpose, such as in particular the factories.
  • Another object of the invention is to minimize, or even eliminate, carbon emissions during the manufacture of vehicles.
  • Another object of the invention is to simplify vehicle manufacturing processes and to bring manufacturing plants closer to consumers in order to reduce the need for transport, in particular by road, of the vehicles manufactured.
  • the vehicle must preferably include at least one propulsion battery (electric, hybrid or other vehicle), it must be possible to assemble batteries on the vehicle, the assembly of batteries must be done in a separate building, which will be sacrificed in the event of a fire
  • the vehicle must have little Embodied Energy.
  • the factory should preferably be built nearby or in towns.
  • the factory must be "zero" emissions, "zero" water pollution, the assembly center must imperatively be of small dimensions.
  • the fitting line must be eliminated from the manufacturing process and the fitting line must be replaced by another process, for example SKD and rotational molding as described in the present application.
  • the process and the factory should preferably integrate the services, the showroom, the recycling of the integrated bodywork, the retrofit, the repairs, the change of bodywork while keeping the chassis-propulsion.
  • the assembly center should preferably be close to the rail to bring the parts by train, the factory should be equipped with a component delivery platform.
  • the invention relates to a factory for the manufacture of electric or hybrid vehicles, said factory comprising on a site at least one assembly space for said vehicles, in which no steel transformation operation is carried out, thus largely eliminating toxic fumes, production of chemical or other waste, noise pollution, vibrations, odors, dust and water consumption so that said plant can be implanted near or in residential areas, for example cities.
  • the plant comprises on said site at least one of the following elements: a showroom open to the public and intended for the purchase of vehicles; a retrofit space intended for the renovation of aging vehicles used to give them a second life; a recycling area for recycling end-of-life vehicle components; an after-sales service (after-sales service) space intended for the repair of vehicles in circulation and the replacement of vehicle components; a battery building dedicated to the storage and assembly of propulsion batteries in said vehicles, said battery building being separated from the rest of said factory by one or more fire separation spaces.
  • a showroom open to the public and intended for the purchase of vehicles a retrofit space intended for the renovation of aging vehicles used to give them a second life
  • a recycling area for recycling end-of-life vehicle components
  • an after-sales service (after-sales service) space intended for the repair of vehicles in circulation and the replacement of vehicle components
  • a battery building dedicated to the storage and assembly of propulsion batteries in said vehicles, said battery building being separated from the rest of said factory by one or more fire separation spaces.
  • the plant may perform polymer car body shredding within its recycling space.
  • the factory can carry out a change of bodywork on a vehicle in circulation within its after-sales service area.
  • the factory can operate in an SKD ("Semi Knocked Down") system in which sub-assemblies arrive pre-assembled and pre-checked in said factory and these sub-assemblies are then assembled. each other in the assembly space to produce the final vehicle. Assembly may be by bolting or other equivalent method.
  • the plant is intended for the assembly of vehicles comprising four modules: a front frame module, a rear frame module, a central frame platform, and a body.
  • a front frame module a rear frame module
  • a central frame platform a central frame platform
  • the bodies are made of polymer(s) and produced on site in the assembly building.
  • chassis modules arrive already partially or fully assembled and are assembled together to form the chassis in the assembly building.
  • the battery building is a building of small dimensions, rudimentary, thus having a low manufacturing cost and which can be quickly and inexpensively rebuilt or renovated in the event of a disaster.
  • the factory comprises at least one space dedicated to mounting a battery tent, separated from the rest of said factory by one or more fire separation spaces, said battery tent being able to carry out the operations provided for in the building. batteries if the latter is not in working condition.
  • the factory comprises at least one workshop building separated from the rest of said factory by one or more fire separation spaces, dedicated to adjustment, control, repair, after-sales service, retrofit, recycling or other operations. on vehicles equipped with propulsion batteries.
  • the workshop building is a building of small dimensions, rudimentary, thus having a low manufacturing cost and which can be quickly and inexpensively rebuilt or renovated in the event of a disaster.
  • the plant comprises at least one space dedicated to setting up a temporary shelter, such as a workshop tent, separated from the rest of said plant by one or more fire separation spaces, said shelter being able to the operations planned in the workshop building if the latter is not in working order.
  • a temporary shelter such as a workshop tent
  • the invention relates to a method of manufacturing vehicles, in particular battery-powered vehicles, based on the factory layout as described in the present application.
  • the process for manufacturing vehicles, in particular battery-powered vehicles comprises the following steps:
  • modules or parts of modules intended to form a vehicle are manufactured in dedicated and decentralized factories;
  • the modules or parts of them are brought by low or non-polluting means of transport to a centralized assembly plant close to the customers;
  • the modules, parts of modules, elements of the vehicle are assembled in dedicated parts of the assembly plant, certain dedicated parts of the plant being intended to be sacrificed if necessary and replaced by equivalent and temporary parts or not in order to prevent stoppages or reduction of production;
  • FIG. 1 represents a plan seen from above of the factory
  • FIG. 2 shows the exploded view of an example of a vehicle that can be assembled in the factory.
  • the invention is not limited to the embodiments or modes of execution described, but may be modified by using means equivalent to those described.
  • the invention and its principle therefore relate both to a factory architecture and to a process for manufacturing vehicles, in particular with electric propulsion but which can be hybrid (electricity with gas/gasoline/diesel/hydrogen, etc.).
  • the plant 01 comprises an assembly building 10 where most of the assembly operations of a battery-powered vehicle (electric, hybrid or other vehicle comprising at least one propulsion battery) are carried out, a battery building 20 where the propulsion batteries are stored and said batteries are fitted in the vehicle, and a workshop building 30 where various operations are carried out on the vehicles.
  • Said factory 01 as described can be used to mount any type of battery-powered vehicle (electric or hybrid). It is particularly suitable for mounting the vehicle 70, shown in Figure 2, in a Semi Knocked Down system/method, also called SKD.
  • the SKD system/process consists of producing sub-assemblies or complete modules of pre-assembled vehicles in one or more external factories, then receiving these sub-assemblies in another factory to carry out the final assembly of the modules together.
  • Said vehicle 70 given by way of example in figure 2 to illustrate the production process of said factory 01, comprises a front chassis module 71, a rear chassis module 72, a central chassis platform 73 and a body 74.
  • a vehicle is described for example in publication WO 2017/109726.
  • the plant according to the present invention can also be used for vehicles different from the one illustrated in this publication.
  • said chassis modules 71, 72, 73 are preferably entirely manufactured and assembled in external factories, then shipped to said factory 01 where they are received at the component delivery dock 12a, then stored in the warehouse storage components 12.
  • subsets of said chassis modules 71, 72, 73 can be manufactured and assembled in external factories, then shipped to said factory 01 where they are received at said component delivery dock 12a, then stored in said component storage store 12.
  • Said sub-assemblies are then assembled, for example by bolting or another equivalent method, in said factory 01 to form said frame modules 71, 72, 73.
  • Said frame modules 71, 72, 73 then come to supply the assembly line 11 where they are assembled with each other to produce complete vehicle frames 70.
  • the fact of not producing the parts of said chassis modules 71, 72, 73 on site in said factory 01 makes it possible to reduce the investments necessary for setting up the factory (fewer machines to implement), and to shorten said assembly line 11 since a smaller number of components are assembled (therefore reducing the size of said factory 01 and the investment for setting it up).
  • Said bodywork 74 being made of polymer, its production in said factory 01 does not generate noise, waste, toxic fumes or additional vibrations. Contrary to traditional bodies whose stamping generates a waste rate of 35% of the sheets, all of the material placed in the molds is here used for the molding of said polymer parts, without any loss. Said polymer parts produced on site are dyed in the mass. No painting operation is thus necessary. Once produced, the bodies 74 as well as the other polymer parts produced on site are brought to said assembly line 11 to be mounted on the chassis of said vehicle 70.
  • said factory 01 In the architecture of said factory 01 as described and according to the method of the invention, no steel part is produced or transformed. Unlike traditional factories, said factory 01 therefore does not house a degreasing bath, washing bath, phosphating bath, rinsing bath, water-soluble paint bath for cataphoresis, oven for paint polymerization or shoeing line. Only a few polymer processing machines are present in said plant 01, in said parts manufacturing area 13. This results in a considerable reduction in the size of said plant 01, noise and vibrations generated by production, toxic fumes, the production of chemical waste such as solvents, and the consumption of water in the various baths, not to mention the risks of pollution resulting from the presence of these materials.
  • the working conditions in said plant 01 are more pleasant (less vibration noise and unpleasant odors) and less harmful to health (no harmful products such as solvents).
  • the fact of having little noise, vibrations, toxic fumes and chemical waste in said assembly building 10 of said factory 01 makes it possible to integrate therein other elements not directly involved in production such as offices , a room for meals, a rest room, or other appropriate elements. These elements can be placed in the administrative premises 15 of said assembly building 10 of said plant 01.
  • Said factory 01 being small in size and generating little or no pollution, it can be located near residential areas where customers are located and not isolated away from said towns, which would require additional transport of the vehicles produced to at the point of sale (such as a dealership) of the affected vehicles. This way of doing things is all the more illogical since the vehicles transported (in particular by truck) are in fact perfectly capable of driving by themselves, but they have to be brought from the factory to the dealership, two places which are not often found not in the same country.
  • individuals can easily come directly to the factory to choose and buy a new vehicle in the showroom 14, rent a vehicle leaving the retrofit space 33, carry out repair operations in the after-sales service space 34, drop off their end-of-life vehicle in the recycling space 32, or simply pay a visit to said assembly building 10, the environment there being healthy.
  • said showroom 14 presents the vehicle models produced in said factory 01. Said showroom 14 welcoming external visitors who have come to choose their future acquisition, it is integrated into said assembly building 01, the one presenting less security risks.
  • the presence of said factory 01 near residential areas with an integrated showroom 14 makes it possible to reduce the multiplication of points of sale, as well as the pollution due to the transport of the vehicles produced from said factory 01 to the various points of sale. This principle is fundamental because it makes it possible to greatly reduce the embodied energy of transporting completed vehicles.
  • said after-sales service space 34 can be likened to a car garage. It accommodates individuals with a model of said vehicle 70. These individuals can bring their vehicle there for various repair and/or maintenance operations, and/or to change their bodywork there. Said vehicle 70 having a modular construction, said body 74 can easily be removed and replaced by another type of body or a body of a different color. Said factory having all the parts constituting said vehicle 70 on site, the time for operations is short, and the fact of not having to transport spare parts from the factory to the various garages and dealerships reduces the carbon footprint of said vehicle 70.
  • individuals can deposit their end-of-life vehicle in the recycling space 32.
  • the end-of-life vehicles are dismantled and recycled there.
  • the polymer parts of said bodies 74 are ground, and the material resulting from this grinding is brought into said parts manufacturing zone 13 where it will be used to manufacture new body parts. Reusing this shredded material to produce new parts reduces the environmental footprint of said parts.
  • Other recycling operations are also possible on parts of the vehicle. This is given by way of non-limiting example. Parts still in working order can be brought into said after-sales service space 34 or into said retrofit space 33 to replace defective parts from other vehicles.
  • Said retrofit space 33 accommodates vehicles requiring renovation. Obsolete, worn or defective parts are replaced there by new ones or parts from said recycling space 33 in order to give a second life to the vehicles, which, once repaired, are offered on the second-hand vehicle market, or on the short or long-term rental market. Being able to give vehicles a second life reduces their carbon footprint.
  • the architecture of the plant and the process according to the invention contribute to the reduction of the gray energy of the vehicle and more generally to the reduction of its carbon footprint and that of the plant: less toxic fumes , less chemical discharges, less production waste, less water consumption for production, limitation of vehicle transport, reduction of transport of spare parts in garages and dealerships, management of the second life of vehicles, the same chassis base that can accommodate several bodies, recycled end-of-life parts, bodies produced according to the principle of the circular economy, a point of sale integrated into the assembly center.
  • the distribution of positions and operations is made according to the degree of danger.
  • the storage, charging and handling of propulsion batteries represent a danger. Indeed, in the event of fire, the flammable electrolytes of a battery generating their own oxidizer, this cannot be extinguished. The fire raged and quickly became impossible to contain. The fire of a single battery can create considerable damage, because the intensity of the flames and the heat column at more than 800°C over a height of 8m can touch the structure of the building.
  • Said assembly building 10 is the largest building of said factory 01. It is the one that represents the largest investment, and requires the most energy and materials to build it. In order to preserve it and according to the principles of the invention, no propulsion battery is stored or handled there. The vehicles exhibited in said showroom 14 therefore do not include a propulsion battery, and the vehicles leaving said assembly building 10 are not yet equipped with a propulsion battery.
  • the stations presenting the greatest risk of fire are the storage of the batteries 21, and the assembly of the batteries 22. According to the method and the architecture of the invention, these two stations are made in the battery building 20. Said battery building 20 is exclusively reserved for these two positions. It is therefore preferably of small dimensions. This building 20 is also sacrificed in the event of a fire.
  • the workshop building 30 accommodates vehicles leaving the battery building 20 or vehicles already in circulation. Said vehicles are therefore already equipped with propulsion batteries.
  • the vehicles are brought into the control and adjustment space 31 of said workshop building 30 for leak test operations, adjusting running gear geometries, testing running gear geometries, control and retouching, these elements being given by way of non-limiting examples.
  • the vehicles in which the battery is mounted are charged in the area comprising the chargers 35, the batteries being only partially charged when they are stored before mounting.
  • the recycling space 32, retrofit space 33, and after-sales service space 34 accommodate vehicles in circulation, therefore vehicles whose propulsion battery is installed in the vehicle.
  • Said battery building 20 is separated from said assembly building 10 by a fireproof separation space 60.
  • Said battery building 20 is separated from said workshop building 30 by a fireproof separation space 61.
  • Said assembly building 10 is separated from said workshop building 30 by a fireproof separation space 62.
  • the width of said fireproof space 60 and 61 varies according to the number of batteries stored in said battery building 20, this number having an impact on the potential range of the explosion or the 'fire. The more batteries stored, the wider the fire separation space should be.
  • Said fire separation space 60, 61 and 62 does not contain any flammable element in order to prevent the spread of flames between the buildings 10, 20 and 30 in the event of a fire.
  • a track is installed on said fire separation space 60 in order to have said vehicles 70 pass between said assembly building 10 and said battery building 20.
  • This track can be a portion of road, a portion of tunnel, a treadmill, a conveyor, or any other element capable of carrying out this transfer function between said buildings 10 and 20.
  • These elements are given by way of example.
  • the invention is not limited to these elements.
  • these elements are made only with non-flammable materials in order to prevent the spread of flames between said battery building 20 and said assembly building 10 in the event of a fire.
  • An identical track can be installed on said fire separation space 61 in order to pass said vehicles 70 between said battery building 20 and said workshop building 30.
  • Said battery buildings 20 and workshop 30 do not require the use of fire insulation either. If a fire breaks out in one of said two buildings 20 and 30, it cannot spread to other buildings because of said fire separation spaces 60, 61 and 62. They therefore have a architecture that is not particularly fireproof, and thus a low manufacturing cost and a low carbon footprint.
  • the operators of said factory 01 may let it burn and continue production activities normally in said assembly 10 and workshop 30 buildings from day after the disaster.
  • the activities usually taking place in said battery building 20 can be carried out in a battery tent 40 pending the decontamination, renovation and/or reconstruction of said battery building 20.
  • Said battery tent 40 is not erected when said battery building 20 works normally.
  • said battery tent 40 can be erected very quickly when said battery building 20 has caught fire.
  • a space is provided for the mounting of said battery tent 40 preferably from the factory design.
  • the battery tent 40 can be any structure (rigid or non-rigid, semi-rigid, etc.) that is easy to assemble and disassemble which allows the operation of the battery area according to the principles of the present invention.
  • the operators of said factory 01 can let it burn and continue production activities normally in said assembly buildings 10 and batteries 20.
  • the activities usually taking place in said workshop building 30 can be carried out in a workshop tent 50 pending decontamination, renovation and/or reconstruction of said workshop building 30.
  • Said workshop tent 50 is not erected when said workshop building 30 works normally.
  • said workshop tent 50 can be mounted very quickly when said workshop building 30 caught fire.
  • a space is provided for the assembly of said workshop tent 50 preferably from the design of the factory.
  • the workshop tent 50 can be any structure (rigid or not, semi-rigid, etc.) that is easy to assemble and disassemble which allows the operation of the workshop according to the principles of the present invention.
  • said battery building 20 is separated from said battery tent 40 by a fireproof separation space 63.
  • Said battery tent 40 is separated from said workshop tent 50 by a fireproof separation space.
  • -fire 64 Said workshop building 30 is separated from said workshop tent 50 by a fireproof separation space 65.
  • the width of said fireproof space 63, 64 and 65 varies according to the number of batteries stored in said battery building 20 and in said battery tent 40, this number affecting the potential range of explosion or fire. The more batteries stored, the wider the fire separation space should be.
  • Said fire separation spaces 63, 64 and 65 do not contain any flammable element in order to prevent the spread of flames between said buildings 20 and 30 and said tents 40 and 50 in the event of a fire.
  • said battery 20 and workshop 30 buildings can be completely rebuilt or renovated easily in the event of a disaster, without this causing excessive delays or costs. The shortfall will also be limited, thanks to the operation of said battery tent 40 or said workshop tent 50. According to a non-limiting mode of execution of the method and of the architecture of the factory, several battery buildings 20 and/or several workshop buildings 30 can be added to a single assembly building 10.
  • the invention also relates to a method of manufacturing vehicles, in particular battery-powered vehicles, based on the factory layout as described above.
  • modules or parts of modules intended to form a vehicle are manufactured in dedicated and decentralized factories;
  • the modules or parts of them are brought by low or non-polluting means of transport to a centralized assembly plant and close to the customers;
  • the modules, parts of modules, elements of the vehicle are assembled in dedicated parts of the assembly plant, certain dedicated parts of the plant being intended to be sacrificed in the event of a problem and replaced by equivalent parts and temporary or not in order to prevent stoppages or reduction of production;
  • the parts intended to be sacrificed are in particular the storage area for the propulsion batteries, the areas for mounting the propulsion batteries in the vehicles, and the areas accommodating vehicles already fitted with batteries. propulsion.
  • the bodywork and bodywork parts are manufactured in the assembly plant either from raw material delivered for example in the form of powder or granules, or from recycled raw material comprising powders or granules from bodywork dismantled in the assembly plant on existing vehicles, or from a mixture of these raw materials.
  • This principle of recycling in the circular economy makes it possible to produce bodywork and bodywork parts (doors, hood, tailgate) with very low energy and CO2 emissions compared to new bodywork.

Landscapes

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Vehicle Cleaning, Maintenance, Repair, Refitting, And Outriggers (AREA)

Abstract

Usine (01) de fabrication de véhicules électrique ou hybrides, ladite usine (01) comprenant sur un site au moins un espace de montage (10) desdits véhicules, dans lequel aucune opération de transformation de l'acier n'est réalisée, éliminant ainsi en grande partie les émanations toxiques, la production de déchets chimiques, la pollution sonore, les vibrations, la poussière et la consommation d'eau de sorte que ladite usine est implantable à proximité ou dans des zones résidentielles.

Description

Usine automobile a faible empreinte carbone
Demande correspondante
La présente demande revendique la priorité de la demande antérieure N°PCT/IB2021/062291 déposée le 24 décembre 2021 au nom de Softcar SA, le contenu de cette demande antérieure étant incorporé par référence en son entier dans la présente demande.
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne l'agencement d'une usine automobile à faible empreinte carbone destinée à la production de véhicules à batterie, dans laquelle des sous-ensembles ou modules sont réceptionnés en étant déjà partiellement montés. Cette usine présente notamment la particularité de ne pas comporter de ligne de ferrage qui génère bruit, pollution et vibrations. Cette usine peut ainsi être implantée à proximité des zones résidentielles et accueillir des particuliers souhaitant acheter, louer, remettre à neuf, réparer, modifier, ou recycler un véhicule. Ladite usine comprend également plusieurs bâtiments, ceux présentant le plus de risques d'incident étant séparés du reste de l'infrastructure pour des raisons de sécurité et de coût.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Les usines de montage automobile sont généralement géantes car elles contiennent une ligne de ferrage faisant plusieurs kilomètres de long. Cette ligne permet de dérouler des feuillards de tôle, de les dégraisser, de les huiler, de prédécouper des pièces (par exemple des pièces de carrosserie) par étampage, de les emboutir, de les dégraisser à nouveau, de les souder entre elles, de les phosphater, de les peindre par cataphorèse et finalement de cuire la peinture.
Outre le fait que la génération de l'acier lui-même et l'opération de laminage génèrent des énormes quantité de CO2, toutes les opérations de transformation décrites ci-dessus sont très polluantes : taux de chute de 35% des tôles d'acier lors de l'étampage, utilisation d'huiles pour l'emboutissage, utilisation de solvants lourds pour le dégraissage, utilisation d'agents phosphorés pour la phosphatation nécessaire à la préparation de la cataphorèse, consommation d'eau pour les étapes de rinçage, utilisation d'énormément d'énergie dans les fours de séchage/cuisson, et émanations de gaz pour plusieurs de ces opérations. En plus de déchets chimiques, et d'émanations toxiques, ces usines génèrent également beaucoup de bruit et de vibrations. Ceci rend les conditions de travail difficiles.
Leur taille les rend très coûteuses à bâtir, à faire fonctionner et à entretenir. Du fait de leur taille et de leurs nuisances (bruit, déchets, émanations, vibrations), ces usines doivent être implantées loin des zones résidentielles, obligeant les constructeurs à transporter les véhicules produits depuis le centre de production aux points de vente par des moyens supplémentaires comme des camions ou des trains (alors que les véhicules fabriqués pourraient rouler par leurs propres moyens), occasionnant ainsi de la pollution en énergie grise supplémentaire. En general, la ligne de ferrage empeche toute modularité, car le premier élément est le châssis coque en tôle, structure sur laquelle viennent s'assembler toutes les autres pièces. Cette manière de fabriquer des voitures en grande série est basée sur l'optimisation de l'acier qui est la même depuis 1932 et est universellement répandue sur toute la planète.
Les véhicules à batterie nécessitent le montage de batteries de propulsion, généralement au lithium-ion. Cet assemblage est effectué au sein de la ligne de montage, obligeant la présence desdites batteries au cœur de l'usine. Comme ces usines sont généralement prévues pour fabriquer des véhicules thermiques, les batteries sont rapportées sur les lignes de production existantes lors du passage de la production de véhicules thermiques à la production de véhicules électriques ou hybrides. En cas d'incendie, les électrolytes inflammables d'une batterie générant leur propre comburant, celui-ci ne peut pas être éteint. L'incendie s'emballe et devient rapidement impossible à circonscrire. En conséquence, le feu d'une seule batterie au sein de la ligne de montage peut créer des dégâts considérables, car l'intensité des flammes et la colonne de chaleur à plus de 800°C sur une hauteur de 8m peuvent toucher la structure du bâtiment. Le feu durera tant que l'électrolyte ne se sera pas entièrement consumé.
Lorsqu'un élément de batterie lithium-ion d'une voiture électrique prend feu, l'arroser avec de l'eau ne permet que de refroidir l'ensemble, et non d'éteindre l'incendie. Cette eau utilisée pour le refroidissement ressort fortement contaminée. Sa charge chimique dépasse même les valeurs limites de contamination pour les eaux usées industrielles. Il est donc impératif que ces eaux subissent un traitement avant de s ecouler dans le réseau.
Les fumées de l'incendie obligeraient l'usine à être intégralement évacuée et à stopper toute production jusqu'à décontamination. La suie émise lors d'un incendie de batteries contient de grandes quantités d'oxyde de cobalt, d'oxyde de nickel et d'oxyde de manganèse et ainsi c'est tout le site qui devrait être décontaminé avant même une remise en route de la production.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est donc d'améliorer les méthodes et procédés de fabrication de véhicules et les moyens nécessaires à cet effet, comme notamment les usines.
Un autre but de l'invention est de réduire au maximum, voire d'annuler, les émissions de carbone lors de la fabrication de véhicules.
Un autre but de l'invention est de simplifier les procédés de fabrication de véhicules et de rapprocher les usines de fabrication des consommateurs pour réduire les nécessités de transport, notamment routier, des véhicules fabriqués.
De préférence, selon les principes non-limitatifs de l'invention
1) Le véhicule doit de préférence comprendre au moins une batterie de propulsion (Véhicule électrique, hybride ou autre), on doit pouvoir assembler des batteries sur le véhiculé, I assemblage de batteries doit etre fait dans un bâtiment séparé, qui sera sacrifié en cas d'incendie
2) Le véhicule doit comporter peu d'Energie grise. Pour diminuer l'Energie grise, et récupérer les matériaux en fin de vie, on doit de préférence construire l'usine à proximité ou dans les villes. Pour construire à proximité ou dans les villes, l'usine doit être "zéro" émission, "zéro" pollution d'eau, le centre d'assemblage doit impérativement être de petites dimensions. Pour être de faibles dimensions on doit éliminer la ligne de ferrage du procédé de fabrication et la ligne de ferrage doit être remplacée par un autre processus par exemple le SKD et le rotomoulage comme décrit dans la présente demande. Le procédé et l'usine doivent de préférence intégrer les services, le showroom, le recyclage des carrosseries intégrés, le rétrofit, les réparations, le changement de carrosserie tout en gardant le châssis- propulsion. Le centre d'assemblage doit de préférence être proche du rail pour amener les pièces par train, l'usine doit être équipée d'un quai de livraison composants.
Selon l'invention, on a développé une nouvelle architecture d'usine et un nouveau procédé de fabrication de véhicules découlant de cette architecture d'usine permettant cette simplification et réduction des émissions.
Les principes de la présente invention, de la nouvelle architecture d'usine et du procédé mis en oeuvre sont décrits ci-dessous à l'aide de modes d'exécution et de dessins illustratifs. Dans des modes d execution, I invention porte sur une usine de fabrication de véhicules électrique ou hybrides, ladite usine comprenant sur un site au moins un espace de montage desdits véhicules, dans lequel aucune opération de transformation de l'acier n'est réalisée, éliminant ainsi en grande partie les émanations toxiques, la production de déchets chimiques ou autres, la pollution sonore, les vibrations, les odeurs, la poussière et la consommation d'eau de sorte que ladite usine est implantable à proximité ou dans des zones résidentielles, par exemple des villes.
Dans des modes d'exécution, l'usine comprend sur ledit site au moins l'un des éléments suivants : un showroom ouvert au public et destiné à l'achat de véhicule ; un espace de rétrofit destiné à la rénovation de véhicules vieillissants utilisés pour leur donner une seconde vie ; un espace de recyclage destiné au recyclage des composants des véhicules en fin de vie ; un espace de SAV (service après-vente) destiné à la réparation des véhicules en circulation et au changement d'éléments dédits véhicules ; un bâtiment batteries dédié au stockage et au montage des batteries de propulsion dans lesdits véhicules, ledit bâtiment batterie étant séparé du reste de ladite usine par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu.
Dans des modes d'exécution, l'usine peut réaliser un broyage de carrosseries polymères au sein de son espace de recyclage.
Dans des modes d'exécution, l'usine peut réaliser un changement de carrosseries sur un véhicule en circulation au sein de son espace de SAV. Dans des modes d execution, I usine peut fonctionner dans un système de SKD (« Semi Knocked Down ») dans lequel des sous-ensembles arrivent prémontés et pré-contrôlés dans ladite usine et on procède ensuite à l'assemblage de ces sous-ensembles entre eux dans l'espace de montage pour produire le véhicule final. L'assemblage peut se faire par boulonnage ou par une autre méthode équivalente.
Dans des modes d'exécution, l'usine est destinée à l'assemblage de véhicules comprenant quatre modules : un module avant de châssis, un module arrière de châssis, une plateforme centrale de châssis, et une carrosserie. Bien entendu, cette construction de véhicule ne doit pas être considérée comme limitative et d'autres constructions peuvent être assemblées dans l'usine.
Dans des modes d'exécution, les carrosseries sont en polymère(s) et produites sur place dans le bâtiment de montage.
Dans des modes d'exécution, les modules de châssis arrivent déjà partiellement ou intégralement montés et sont assemblés ensembles pour former le châssis dans le bâtiment de montage.
Dans des modes d'exécution, le bâtiment batteries est un bâtiment de faibles dimensions, rudimentaire, ayant ainsi un faible coût de fabrication et pouvant être rapidement et à moindre coût reconstruit ou rénové en cas de sinistre. Dans des modes d execution, I usine comprend au moins un espace dedie au montage d'une tente batteries, séparé du reste de ladite usine par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu, ladite tente batteries pouvant réaliser les opérations prévues dans le bâtiment batteries si ce dernier n'est pas en condition de fonctionnement.
Dans des modes d'exécution, l'usine comprend au moins un bâtiment atelier séparé du reste de ladite usine par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu, dédié aux opérations de réglage, contrôle, réparation, SAV, rétrofit, recyclage ou autre sur des véhicules munis de batteries propulsion.
Dans des modes d'exécution, le bâtiment atelier est un bâtiment de faibles dimensions, rudimentaire, ayant ainsi un faible coût de fabrication et pouvant être rapidement et à moindre coût reconstruit ou rénové en cas de sinistre.
Dans des modes d'exécution, l'usine comprend au moins un espace dédié au montage d'un abri temporaire, comme une tente atelier, séparé du reste de ladite usine par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu, ledit abri pouvant réaliser les opérations prévues dans le bâtiment atelier si ce dernier n'est pas en condition de fonctionnement.
Dans des modes d'exécution, l'invention concerne un procédé de fabrication de véhicules, en particulier de véhicules à batterie, basé sur l'implantation d'usine telle que décrite dans la présente demande. Dans des modes d execution, le procédé de fabrication de véhiculés, en particulier de véhicules à batterie, comprend les étapes suivantes:
-) on fabrique des modules ou parties de module destinés à former un véhicule dans des usines dédiées et décentralisées ;
-) on amène les modules ou parties de ceux-ci par des moyens de transport peu ou non-polluants dans une usine de montage centralisée et proche des clients ;
-) on produit dans l'usine de montage des éléments du véhicule ;
-) on effectue le montage des modules, parties de modules, éléments du véhicule dans des parties dédiées de l'usine de montage, certaines parties dédiées de l'usine étant destinées à être sacrifiées si nécessaire et remplacées par des parties équivalentes et temporaires ou non afin d'empêcher des arrêts ou réduction de production ;
-) dans la même usine de montage on prévoit des parties dédiées à la vente, à la réparation, au remplacement, à l'entretien, au rétrofit, au démontage, au recyclage et à la récupération des modules ou parties de modules de véhicules existant.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente un plan vu de dessus de l'usine, - la figure 2 représente la vue eclatee d un exemple de véhiculé pouvant être assemblé dans l'usine.
REFERENCES NUMERIQUES DES ELEMENTS
- 01 : usine
- 10 : bâtiment montage
- 11 : ligne d'assemblage
- 12 : magasin de stockage composants
- 12a : quai de livraison composants
- 13 : fabrication pièces
- 14 : showroom
- 15 : locaux administratifs
- 20 : bâtiment batteries
- 21 : stockage batteries de propulsion
- 22 : montage batteries de propulsion
- 30 : bâtiment atelier
- 31 : espace contrôle et réglages
- 32 : espace recyclage
- 33 : espace rétrofit
- 34 : espace SAV
- 35 : zone comprenant les chargeurs
- 40 : tente batteries
- 50 : tente atelier
- 60 : espace de séparation anti-feu
- 61 : espace de séparation anti-feu - 62 : espace de separation anti-feu
- 63 : espace de séparation anti-feu
- 64 : espace de séparation anti-feu
- 65 : espace de séparation anti-feu
- 70 : véhicule
- 71 : module avant de châssis
- 72 : module arrière de châssis
- 73 : plateforme centrale de châssis
- 74 : carrosserie
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES D'EXÉCUTION DE L'INVENTION
L'invention ne se limite pas aux formes de réalisation ou modes d'exécution décrits, mais est susceptible d'être modifiée en faisant appel à des moyens équivalents à ceux décrits. L'invention et son principe concernent donc à la fois une architecture d'usine et un procédé de fabrication de véhicules, en particulier à propulsion électrique mais pouvant être hybrides (électricité avec gaz / essence / diesel / hydrogène etc.).
En référence aux figures, l'usine 01 comprend un bâtiment montage 10 où se fait l'essentiel des opérations de montage d'un véhicule à batterie (véhicule électrique, hybride ou autre comprenant au moins une batterie de propulsion), un bâtiment batteries 20 où s'effectue le stockage des batteries de propulsion et le montage desdites batteries dans le véhicule, et un bâtiment atelier 30 où s'effectuent différentes opérations sur les véhicules. Ladite usine 01 telle que décrite peut etre utilisée pour monter tout type de véhicules à batterie (électrique ou hybride). Elle est particulièrement adaptée pour monter le véhicule 70, présenté dans la figure 2, dans un système/procédé de Semi Knocked Down, également appelé SKD. Le système/procédé SKD consiste à produire des sous-ensembles ou modules complets de véhicules prémontés dans une ou plusieurs usines externes, puis de réceptionner ces sous-ensembles dans une autre usine pour réaliser le montage final des modules ensemble.
Ledit véhicule 70, donné à titre d'exemple en figure 2 pour illustrer le procédé de production de ladite usine 01, comprend un module avant de châssis 71, un module arrière de châssis 72, une plateforme centrale de châssis 73 et une carrosserie 74. Un tel véhicule est décrit parexemple dans la publication WO 2017/109726. Bien entendu, l'usine selon la présente invention peut également être utilisée pour des véhicules différents de celui illustré dans cette publication.
Selon un premier mode de réalisation, lesdits modules de châssis 71, 72, 73 sont de préférence intégralement fabriqués et assemblés dans des usines externes, puis expédiés dans ladite usine 01 où ils sont réceptionnés au quai de livraison composants 12a, puis stockés dans le magasin de stockage composants 12. Selon un autre mode de réalisation, des sous-ensembles desdits modules de châssis 71, 72, 73 peuvent être fabriqués et assemblés dans des usines externes, puis expédiés dans ladite usine 01 où ils sont réceptionnés audit quai de livraison composants 12a, puis stockés dans ledit magasin de stockage composants 12. Lesdits sous-ensembles sont ensuite assemblés, par exemple par boulonnage ou une autre méthode équivalente, dans ladite usine 01 pour former lesdits modules de châssis 71, 72, 73. Lesdits modules de châssis 71, 72, 73 viennent par la suite alimenter la ligne d'assemblage 11 où ils sont montés les uns avec les autres pour produire des châssis de véhicule 70 complets. Ceci permet d'optimiser les processus et lieux de fabrication de chaque module ou sous-ensemble, de prévoir des modules ou sous-ensembles facilement transportables (formes normalisées, optimisant leur rangement par empilement par exemple etc.) par des moyens faiblement polluants comme le transport ferroviaire.
Selon le procédé et l'architecture de l'invention, le fait de ne pas produire les pièces desdits modules de châssis 71, 72, 73 sur place dans ladite usine 01 permet de réduire les investissements nécessaires à la mise en place de l'usine (moins de machines à implémenter), et de raccourcir ladite ligne d'assemblage 11 puisqu'un plus petit nombre de composants est assemblé (donc réduction de la taille de ladite usine 01 et de l'investissement pour sa mise en place).
Dans le procédé et l'architecture selon l'invention, au sein dudit bâtiment montage 10, seules des pièces polymères sont produites, par exemple les pièces de ladite carrosserie 74 en rotomoulage. Cette production s'effectue dans la zone de fabrication pièces 13 de ladite usine 01. Ladite carrosserie 74 ayant des dimensions importantes, la produire à l'extérieur pour l'expédier dans ladite usine 01 occasionnerait une pollution importante due au transport. Les pièces produites localement dans ladite usine 01 sont donc avantageusement des pieces de grande taille, difficilement gerbables, dont le transport générerait une consommation importante d'énergie grise. La matière première, par exemple pour former des carrosseries, est quant à elle facilement transportable dans des sacs et/ou des wagons par exemple et livrée de préférence dans ledit magasin de stockage 12.
Ladite carrosserie 74 étant en polymère, sa production dans ladite usine 01 ne génère pas de bruit, ni de déchets, ni d'émanations toxiques ni de vibrations supplémentaires. Contrairement aux carrosseries traditionnelles dont l'étampage génère un taux de déchet de 35% des tôles, l'intégralité de la matière placée dans les moules est ici utilisée pour le moulage desdites pièces polymère, sans aucune perte. Lesdites pièces polymère produites sur place sont teintées dans la masse. Aucune opération de peinture n'est ainsi nécessaire. Une fois produites, les carrosseries 74 ainsi que les autres pièces polymère produites sur place sont amenées sur ladite ligne d'assemblage 11 pour être montées sur le châssis dudit véhicule 70.
Dans l'architecture de ladite usine 01 telle que décrite et selon le procédé de l'invention, aucune pièce en acier n'est produite ou transformée. Contrairement aux usines traditionnelles, ladite usine 01 n'abrite donc pas de bain de dégraissage, de bain de lavage, de bain de phosphatation, de bain de rinçage, de bain de peinture hydrosoluble pour la cataphorèse, de four pour la polymérisation de la peinture ou de ligne de ferrage. Seules quelques machines de transformation des polymères sont présentes dans ladite usine 01, dans ladite zone de fabrication pièces 13. Il en résulte une diminution considérable de la taille de ladite usine 01, du bruit et des vibrations générés par la production, des emanations toxiques, de la production de déchets chimiques tels que les solvants, et de la consommation d'eau dans les différents bains, sans compter les risques de pollution découlant de la présence de ces matières.
Les conditions de travail dans ladite usine 01 sont plus agréables (moins de bruit de vibrations et d'odeurs désagréables) et moins nocives pour la santé (pas de produits nocifs tels que des solvants). Le fait d'avoir peu de bruit, de vibrations, d'émanations toxiques et de déchets chimiques dans ledit bâtiment montage 10 de ladite usine 01, permet d'y intégrer d'autres éléments ne participant pas directement à la production tels que des bureaux, une salle pour les repas, une salle de repos, ou d'autres éléments appropriés. Ces éléments pourront être placés dans les locaux administratifs 15 dudit bâtiment montage 10 de ladite usine 01.
Ladite usine 01 étant de petite taille et générant peu ou pas de pollution, elle peut être implantée à proximité des zones résidentielles où se trouvent les clients et non pas isolée à l'écart desdites villes, ce qui nécessiterait des transports supplémentaires des véhicules produits jusqu'au point de vente (comme une concession) des véhicules concernés. Cette façon de faire est d'autant plus illogique que les véhicules transportés (notamment par camion) sont en fait parfaitement aptes à rouler par eux-mêmes mais on doit les amener de l'usine à la concession, deux lieux qui ne se trouvent souvent pas dans le même pays. Selon le procédé et I architecture de I invention, des particuliers peuvent facilement venir directement à l'usine pour choisir et acheter un véhicule neuf dans le showroom 14, louer un véhicule sortant de l'espace rétrofit 33, réaliser des opérations de réparation dans l'espace SAV 34, déposer leur véhicule en fin de vie dans l'espace recyclage 32, ou simplement réaliser une visite dudit bâtiment montage 10, l'environnement y étant sain.
Selon le procédé et l'architecture de l'invention ledit showroom 14 présente les modèles de véhicules produits dans ladite usine 01. Ledit showroom 14 accueillant des visiteurs extérieurs venus choisir leur future acquisition, il est intégré audit bâtiment montage 01, celui présentant moins de risques en termes de sécurité. La présence de ladite usine 01 à proximité des zones résidentielles avec un showroom 14 intégré permet de réduire la multiplication des points de vente, ainsi que la pollution due au transport des véhicules produits de ladite usine 01 aux différents points de vente. Ce principe est fondamental car il permet de diminuer fortement l'énergie grise de transport de véhicules achevés
Selon le procédé et l'architecture de l'invention, ledit espace SAV 34 peut être assimilé à un garage automobile. Il accueille des particuliers possédant un modèle dudit véhicule 70. Ces particuliers peuvent y amener leur véhicule pour différentes opérations de réparation et/ou d'entretien, et/ou pour y changer leur carrosserie. Ledit véhicule 70 ayant une construction modulaire, ladite carrosserie 74 peut facilement être retirée et remplacée par une autre de type de carrosserie ou une carrosserie de couleur différente. Ladite usine ayant toutes les pièces constituant ledit véhicule 70 sur place, le delai des operations est court, et le fait de ne pas avoir a transporter de pièces détachées de l'usine aux différents garages et concessions diminue l'empreinte carbone dudit véhicule 70.
Selon le procédé et l'architecture de l'invention, les particuliers peuvent déposer leur véhicule en fin de vie dans l'espace recyclage 32. Les véhicules en fin de vie y sont démontés et recyclés. A titre d'exemple, les pièces polymère desdites carrosseries 74 sont broyées, et le matériau résultant de ce broyage est amené dans ladite zone de fabrication pièces 13 où il sera utilisé pour fabriquer de nouvelles pièces de carrosserie. Le fait de réutiliser ce matériau broyé pour produire de nouvelles pièces réduit l'empreinte écologiques desdites pièces. D'autres opérations de recyclage sont également possibles sur des parties du véhicule. Celui-ci est donné à titre d'exemple non limitatif. Les pièces encore en état de fonctionnement peuvent être amenées dans ledit espace SAV 34 ou dans ledit espace rétrofit 33 pour remplacer les pièces défectueuses d'autres véhicules.
Ledit espace rétrofit 33 accueille des véhicules nécessitant une rénovation. Des pièces obsolètes, usées ou défectueuses y sont remplacées par des neuves ou des pièces issues dudit espace recyclage 33 afin de donner une seconde vie aux véhicules, qui, une fois remis en état, sont proposés sur le marché des véhicules d'occasion, ou sur le marché de la location courte ou longue durée. Le fait de pouvoir donner une seconde vie aux véhicules diminue l'empreinte carbone de ceux-ci. Tous ces processus, I architecture de I usine et le procédé selon I invention, participent à la diminution de l'énergie grise du véhicule et plus largement à la diminution de son empreinte carbone et de celle de l'usine : moins d'émanations toxiques, moins de rejets chimiques, moins de déchets de production, moins de consommation d'eau pour la production, limitation de transport de véhicules, réduction des transports de pièces détachées dans les garage et les concessions, une gestion de la seconde vie des véhicules, une même base châssis pouvant accueillir plusieurs carrosseries, des pièces en fin de vie recyclées, des carrosseries produites selon le principe de l'économie circulaire, un point de vente intégré au centre d'assemblage.
Ces éléments de véhicule modulaire et de production fonctionnant dans un système de SKD sont donnés à titre d'exemple. L'invention ne se limite pas à ceux-ci et pourrait s'appliquer à d'autres types de véhicules et de systèmes et procédés de production.
Dans ladite usine 01 et selon le procédé et l'architecture de l'invention, la répartition des postes et des opérations est faite suivant le degré de dangerosité. Dans le montage d'un véhicule à batteries, le stockage, la charge, et la manipulation des batteries de propulsion représentent un danger. En effet, en cas d'incendie, les électrolytes inflammables d'une batterie générant leur propre comburant, celui-ci ne peut pas être éteint. L'incendie s'emballe et deviens rapidement impossible à circonscrire. Le feu d'une seule batterie peut créer des dégâts considérables, car l'intensité des flammes et la colonne de chaleur a plus de 800°C sur une hauteur de 8m peuvent toucher la structure du bâtiment.
Ledit bâtiment montage 10 est le plus grand bâtiment de ladite usine 01. Il est celui qui représente le plus gros investissement, et demande le plus d'énergie et de matériaux pour le bâtir. Afin de le préserver et selon les principes de l'invention, aucune batterie de propulsion n'y est stockée ou manipulée. Les véhicules exposés dans ledit showroom 14 ne comportent donc pas de batterie de propulsion, et les véhicules sortant dudit bâtiment montage 10 ne sont pas encore équipés de batterie de propulsion.
Les postes présentant le plus de risque d'incendie sont le stockage des batteries 21, et le montage des batteries 22. Selon le procédé et l'architecture de l'invention, ces deux postes sont réalisés dans le bâtiment batteries 20. Ledit bâtiment batterie 20 est exclusivement réservé à ces deux postes. Il est donc de préférence de faibles dimensions. Ce bâtiment 20 est également sacrifié en cas d'incendie.
Le bâtiment atelier 30 accueille des véhicules sortant du bâtiment batteries 20 ou des véhicules déjà en circulation. Lesdits véhicules sont donc déjà équipés de batteries de propulsion. Selon le procédé et l'architecture de l'invention, après le montage des batteries dans le véhicule audit poste de montage batteries de propulsion 22 dudit bâtiment batteries 20, les véhicules sont amenés dans l'espace de contrôle et réglages 31 dudit bâtiment atelier 30 pour les opérations de test d'étanchéité, de réglage des géométries des trains roulant, de test des géométries des trains roulants, de contrôle et de retouches, ces elements étant donnes a titre d exemples non limitatifs. Les véhicules dans lesquels la batterie est montée sont chargés dans la zone comprenant les chargeurs 35, les batteries n'étant que partiellement chargées lorsqu'elles sont stockées avant montage. Les espace recyclage 32, espace rétrofit 33, et espace SAV 34 accueillent des véhicules en circulation, donc des véhicules dont la batterie de propulsion est installée dans le véhicule. Ces postes ne peuvent donc pas être placés dans le bâtiment montage 10, celui-ci devant être préservé de tout risque lié aux batteries. Le danger est cependant moins important que pour les opérations de stockage et de montage des batteries. Il est donc pertinent d'avoir un autre bâtiment 30 dédié. Ce bâtiment 30 est également sacrifié en cas d'incendie.
Ledit bâtiment batteries 20 est séparé dudit bâtiment montage 10 par un espace de séparation anti-feu 60. Ledit bâtiment batteries 20 est séparé dudit bâtiment atelier 30 par un espace de séparation anti-feu 61. Ledit bâtiment montage 10 est séparé dudit bâtiment atelier 30 par un espace de séparation anti-feu 62. La largeur desdits espace anti-feu 60 et 61 varie en fonction du nombre de batteries stockées dans ledit bâtiment batteries 20, ce nombre ayant une incidence sur la portée potentielle de l'explosion ou de l'incendie. Plus le nombre de batteries stockées est important, plus l'espace de séparation anti-feu doit être large. Lesdits espace de séparation anti-feu 60, 61 et 62 ne contiennent aucun élément inflammable afin d'éviter la propagation des flammes entre les bâtiments 10, 20 et 30 en cas d'incendie. Selon un mode de realisation non limitatif de I architecture de I usine et du procédé, une voie est installée sur ledit espace de séparation anti-feu 60 afin de faire transiter lesdits véhicules 70 entre ledit bâtiment montage 10 et ledit bâtiment batteries 20. Cette voie peut être une portion de route, une portion de tunnel, un tapis roulant, un convoyeur, ou tout autre élément pouvant réaliser cette fonction de transfert entre lesdits bâtiments 10 et 20. Ces éléments sont donnés à titre d'exemple. L'invention ne se limite pas à ces éléments. Préférablement, ces éléments sont réalisés uniquement avec des matériaux ininflammables afin d'éviter la propagation des flammes entre ledit bâtiment batteries 20 et ledit bâtiment montage 10 en cas d'incendie. Une voie identique peut être installée sur ledit espace de séparation anti-feu 61 afin de faire transiter lesdits véhicules 70 entre ledit bâtiment batteries 20 et ledit bâtiment atelier 30.
Les risques d'incendie sont faibles dans ledit bâtiment montage 10. Celui-ci abrite en effet des postes ayant peu de chances de provoquer des incendies, et est séparé desdits bâtiments 20 et 30 abritant les batteries. Ledit bâtiment montage 10 n'a donc pas besoin d'avoir d'isolation au feu, ce qui réduit ses coûts de construction et son empreinte carbone.
Lesdits bâtiments batteries 20 et atelier 30 ne nécessitent pas non plus l'emploi d'isolations feu. Si un feu se déclare dans l'un desdits deux bâtiments 20 et 30 celui-ci ne peut pas s'étendre à d'autres bâtiments du fait desdits espaces de séparation anti-feu 60, 61 et 62. Ils ont de ce fait une architecture qui n'est pas particulièrement anti feu, et ainsi un faible coût de fabrication et une faible empreinte carbone. En cas d incendie dans ledit batiment batteries 20, selon le procédé et l'architecture de l'invention, les exploitants de ladite usine 01 pourront le laisser se consumer et poursuivre normalement les activités de production dans lesdits bâtiments montage 10 et atelier 30 dès le lendemain du sinistre. Les activités se déroulant habituellement dans ledit bâtiment batterie 20 pourront s'effectuer dans une tente batteries 40 en attendant la décontamination, la rénovation et/ou la reconstruction dudit bâtiment batteries 20. Ladite tente batterie 40 n'est pas montée lorsque ledit bâtiment batterie 20 fonctionne normalement. Toutefois, ladite tente batterie 40 peut être montée très rapidement lorsque ledit bâtiment batterie 20 a pris feu. Un espace est prévu pour le montage de ladite tente batterie 40 de préférence dès la conception de l'usine. La tente batterie 40 peut être toute structure (rigide ou non-rigide, semi-rigide etc.) facile à monter et démonter qui permette le fonctionnement de la zone batterie selon les principes de la présente invention.
En cas d'incendie dans ledit bâtiment atelier 30, selon le procédé et l'architecture de l'invention, les exploitants de ladite usine 01 pourront le laisser se consumer et poursuivre normalement les activités de production dans lesdits bâtiments montage 10 et batteries 20. Les activités se déroulant habituellement dans le ledit bâtiment atelier 30 pourront s'effectuer dans une tente atelier 50 en attendant la décontamination, la rénovation et/ou la reconstruction dudit bâtiment atelier 30. Ladite tente atelier 50 n'est pas montée lorsque ledit bâtiment atelier 30 fonctionne normalement. Toutefois, ladite tente atelier 50 peut être montée très rapidement lorsque ledit batiment atelier 30 a pris feu. Un espace est prevu pour le montage de ladite tente atelier 50 de préférence dès la conception de l'usine. La tente atelier 50 peut être toute structure (rigide ou non, semi- rigide etc.) facile à monter et démonter qui permette le fonctionnement de l'atelier selon les principes de la présente invention.
Selon le procédé et l'architecture de l'invention, ledit bâtiment batteries 20 est séparé de ladite tente batterie 40 par un espace de séparation anti-feu 63. Ladite tente batteries 40 est séparée de ladite tente atelier 50 par un espace de séparation anti-feu 64. Ledit bâtiment atelier 30 est séparé de ladite tente atelier 50 par un espace de séparation anti-feu 65. La largeur desdits espace anti-feu 63, 64 et 65 varie en fonction du nombre de batteries stockées dans ledit bâtiment batteries 20 et dans ladite tente batterie 40, ce nombre ayant une incidence sur la portée potentielle de l'explosion ou de l'incendie. Plus le nombre de batteries stockées est important, plus l'espace de séparation anti-feu doit être large. Lesdits espaces de séparation anti-feu 63, 64 et 65 ne contiennent aucun élément inflammable afin d'éviter la propagation des flammes entre lesdits bâtiments 20 et 30 et lesdites tentes 40 et 50 en cas d'incendie.
Du fait de leur petite taille et de leur construction rudimentaire, lesdits bâtiments batterie 20 et atelier 30 pourront être reconstruits complètement ou rénovés facilement en cas de sinistre, sans que cela n'occasionne de délais ou de frais trop importants. Le manque à gagner sera également limité, grâce à la mise en fonctionnement de ladite tente batteries 40 ou de ladite tente atelier 50. Selon un mode d execution non limitatif du procédé et de I architecture de l'usine, plusieurs bâtiments batteries 20 et/ou plusieurs bâtiments atelier 30 peuvent être adjoints à un seul bâtiment montage 10.
Comme décrit en détail dans la présente demande, l'invention concerne également un procédé de fabrication de véhicules, en particulier de véhicules à batterie, basé sur l'implantation d'usine telle que décrite ci- dessus.
De façon générale, dans le procédé, on peut procéder comme décrit ci- dessus et également de la façon suivante :
-) on fabrique des modules ou parties de module destinés à former un véhicule dans des usines dédiées et décentralisées ;
-) on amène les modules ou parties de ceux-ci par des moyens de transport peu ou non-polluants dans une usine de montage centralisée et à proximité des clients ;
-) on produit dans l'usine de montage des éléments du véhicule, comme par exemple la carrosserie ;
-) on effectue le montage des modules, parties de modules, éléments du véhicule dans des parties dédiées de l'usine de montage, certaines parties dédiées de l'usine étant destinées à être sacrifiées en cas de problème et remplacées par des parties équivalentes et temporaires ou non afin d'empêcher des arrêts ou réduction de production ;
-) dans la même usine de montage on prévoit des parties dédiées à la vente et/ou à la réparation et/ou au remplacement et/ou à l'entretien et/ou au rétrofit et/ou au démontage et/ou au recyclage et/ou à la récupération des modules ou parties de modules de véhicules existant ou de véhicules complets.
Dans le procédé et l'architecture selon l'invention, des zones sont prévues dès le départ pour être sacrifiées, par exemple en cas de feu ou autre évènement similaire. Selon des modes d'exécution de l'invention, les parties destinées à être sacrifiées sont notamment les zone de stockage des batteries de propulsion, les zones de montage des batteries de propulsion dans les véhicules, et les zones accueillant des véhicules déjà munis de batteries de propulsion.
Typiquement, dans le procédé et dans l'architecture, les carrosseries et parties de carrosserie (portes, capot, hayon) sont fabriquées dans l'usine de montage soit à partir de matière première livrée par exemple sous forme de poudre ou granules, soit à partir de matière première recyclée comprenant des poudres ou granules issus de carrosseries démontées dans l'usine de montage sur des véhicules existant, ou à partir d'un mélange de ces matières premières. Ce principe de recyclage en économie circulaire permet de réaliser des carrosseries et parties de carrosserie (portes, capot, hayon) à très faible énergie et émission de CO2 par rapport à une carrosserie neuve
Les modes d'exécution de l'invention, notamment de l'architecture de l'usine et du procédé de fabrication mis en oeuvre, décrits dans la présente demande le sont à titre d'exemples illustratifs et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'autres modes d'exécution peuvent faire appel à des moyens équivalents à ceux décrits par exemple. Les modes d'exécution peuvent également être combinés entre eux en fonction des circonstances, ou des moyens utilisés dans un mode peuvent être utilisés dans un autre mode. Le concept de la présente invention n'est pas limité à la fabrication de véhicules purement électrique ou hybrides mais il pourrait également s'appliquer à la fabrication de véhicules ayant un autre mode propulsion unique, comme thermique, hydrogène, gaz etc. moyennant adaptation de l'architecture et du procédé. Le principe de l'invention et de l'usine décrite pourrait aussi s'appliquer à la fabrication d'autres objets qui engendrent les mêmes problèmes et risques, sans limitation à l'automobile comme décrit dans la présente demande.

Claims

REVENDICATIONS
1. Usine (01) de fabrication de véhicules électrique ou hybrides, ladite usine (01) comprenant sur un site au moins un espace de montage (10) desdits véhicules, dans lequel aucune opération de transformation de l'acier n'est réalisée, éliminant ainsi en grande partie les émanations toxiques, la production de déchets chimiques ou autres, la pollution sonore, les vibrations, les odeurs, la poussière et la consommation d'eau de sorte que ladite usine est implantable à proximité ou dans des zones résidentielles.
2. Usine (01) selon la revendication 1, ladite usine comprenant en outre sur ledit site au moins l'un des éléments suivants : un showroom (14) ouvert au public et destiné à l'achat de véhicule ; un espace de rétrofit (33) destiné à la rénovation de véhicules vieillissants utilisés pour leur donner une seconde vie ; un espace de recyclage (32) destiné au recyclage des composants des véhicules en fin de vie ; un espace de SAV (34) destiné à la réparation des véhicules en circulation et au changement d'éléments dédits véhicules ; un bâtiment batteries (20) dédié au stockage et au montage des batteries de propulsion dans lesdits véhicules, ledit bâtiment batterie (20) étant séparé du reste de ladite usine (01) par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu (60, 61).
3. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes réalisant un broyage de carrosseries polymères au sein de son espace de recyclage (32).
27
4. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes réalisant un changement de carrosseries sur un véhicule en circulation au sein de son espace de SAV (34).
5. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes fonctionnant dans un système de SKD (« Semi Knocked Down ») dans lequel des sous- ensembles arrivent pré-montés et pré-contrôlés dans ladite usine (01) procédant ensuite à l'assemblage de ces sous-ensembles entre eux dans l'espace de montage (10) pour produire le véhicule final.
6. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes, ladite usine étant destinée à l'assemblage de véhicules comprenant quatre modules : un module avant de châssis (71), un module arrière de châssis (72), une plateforme centrale de châssis (73), et une carrosserie (74).
7. Usine (01) selon la revendication précédente, dans laquelle les carrosseries (74) sont en polymère et produites sur place dans le bâtiment de montage (10).
8. Usine (01) selon l'une des revendications 6 ou 7 dans laquelle lesdits modules de châssis (71, 72, 73) arrivent déjà partiellement ou intégralement montés et sont assemblés ensembles pour former le châssis dans le bâtiment de montage (10).
9. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle ledit bâtiment batteries (20) est un bâtiment de faibles dimensions, rudimentaire, ayant ainsi un faible cout de fabrication et pouvant etre rapidement et à moindre coût reconstruit ou rénové en cas de sinistre.
10. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes comprenant au moins un espace dédié au montage d'une tente batteries (40), séparé du reste de ladite usine (01) par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu (63, 64), ladite tente batteries (40) pouvant réaliser les opérations prévues dans le bâtiment batteries (20) si ce dernier n'est pas en condition de fonctionnement.
11. Usine (01) selon l'une des revendications précédentes comprenant au moins un bâtiment atelier (30) séparé du reste de ladite usine (01) par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu (61, 63), dédié aux opérations de réglage, contrôle, réparation, SAV, rétrofit, recyclage ou autre sur des véhicules munis de batteries propulsion.
12. Usine (01) selon la revendication 11 dans laquelle ledit bâtiment atelier (30) est un bâtiment de faibles dimensions, rudimentaire, ayant ainsi un faible coût de fabrication et pouvant être rapidement et à moindre coût reconstruit ou rénové en cas de sinistre.
13. Usine (01) selon l'une des revendications 11 ou 12 comprenant au moins un espace dédié au montage d'un abri temporaire, comme une tente atelier (50), séparé du reste de ladite usine (01) par un ou plusieurs espaces de séparation anti-feu (64, 65), ledit abri pouvant réaliser les opérations prévues dans le bâtiment atelier (30) si ce dernier n'est pas en condition de fonctionnement.
14. Procédé de fabrication de véhicules, en particulier de véhicules à batterie, basé sur l'implantation d'usine telle que décrite dans la présente demande ou étant mis en oeuvre par une usine selon l'une des revendications 1 à 13.
15. Procédé de fabrication de véhicules, en particulier de véhicules à batterie, dans lequel on procède de la façon suivante :
-) on fabrique des modules ou parties de module destinés à former un véhicule dans des usines dédiées et décentralisées ;
-) on amène les modules ou parties de ceux-ci par des moyens de transport peu ou non-polluants dans une usine de montage centralisée et proche des clients ;
-) on produit dans l'usine de montage des éléments du véhicule ;
-) on effectue le montage des modules, parties de modules, éléments du véhicule dans des parties dédiées de l'usine de montage, certaines parties dédiées de l'usine étant destinées à être sacrifiées si nécessaire et remplacées par des parties équivalentes et temporaires ou non afin d'empêcher des arrêts ou réduction de production ;
-) dans la même usine de montage on prévoit des parties dédiées à la vente, à la réparation, au remplacement, à l'entretien, au rétrofit, au démontage, au recyclage et à la récupération des modules ou parties de modules de véhicules existant.
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