EP4619273A1 - Système de batteries modulaire pour bateau électrique - Google Patents

Système de batteries modulaire pour bateau électrique

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Publication number
EP4619273A1
EP4619273A1 EP23793366.8A EP23793366A EP4619273A1 EP 4619273 A1 EP4619273 A1 EP 4619273A1 EP 23793366 A EP23793366 A EP 23793366A EP 4619273 A1 EP4619273 A1 EP 4619273A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
boat
batteries
operating mode
racks
battery
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
EP23793366.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cyril BALLU
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.)
Exel Industries SA
Original Assignee
Exel Industries 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 Exel Industries SA filed Critical Exel Industries SA
Publication of EP4619273A1 publication Critical patent/EP4619273A1/fr
Pending 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/38—Keels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/32—Waterborne vessels
    • 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/38—Keels
    • B63B2003/382—Keels adapted for housing energy accumulators, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to the field of boats with electric or hybrid propulsion and is more particularly aimed at a modular battery system.
  • propulsion by wind force is inherently intermittent and there is a significant risk of seeing all of the batteries discharged in the absence of sufficiently powerful wind. to support propulsion. If this situation persists, it may require external assistance for the boat. A similar situation can occur for a boat powered solely by electricity.
  • the useful power provided by the set of batteries is, in the state of the art, almost constant and not controllable, which means that there is no prioritization possible for the captain. 'a boat between the allocation of electrical power to functions essential to navigation and to mainly comfort functions, for example for passengers.
  • battery charging operations particularly when parked in a port, require an electrical infrastructure for connection to the network near the boat, which limits the possible stopping places for a supply of electrical energy, for example as part of long-term transport.
  • the invention thus aims to remedy, at least in part, these drawbacks of the state of the art.
  • the boat also includes a keel located under the hull, the box being waterproof and contained in the keel, the racks being vertical and extending in a volume of the keel.
  • the boat further comprises a retractable hatch allowing access to the waterproof box from inside the boat, the batteries of the plurality of batteries being elongated and adapted to be plugged into the racks of the waterproof box.
  • the plurality of batteries and the racks participate in the stabilization of the boat by participating in the ballast of the keel, in the part also called keel fin particularly in the case of a monohull boat such as a sailboat, allowing to lower the center of gravity of said sailboat to increase its canvas stiffness.
  • the batteries are arranged in the volume delimited by the submerged parts of the boat, designated "live works", a thermal flow circulates between the batteries and the water through the living works of the boat, to cool the batteries and guarantee operation in optimal conditions.
  • the electrical power is mainly supplied sequentially, battery by battery.
  • the control module also favors the allocation of power to electrical equipment essential to navigation including at least the electric motor in the case of an electric propulsion boat for example, and guaranteeing the supply of electrical energy to the measuring instruments navigation conditions such as a GPS receiver or communication instruments such as a very high frequency radio transponder.
  • the electrical power is supplied sequentially battery by battery or in a combined manner, depending on the mechanical power that the electric motor must develop, for example during an emergency maneuver, to develop a significant mechanical torque making it possible to avoid an obstacle.
  • Essential electrical equipment is also powered in the shunting mode of operation.
  • the electrical power is in particular mainly supplied in a combined manner by several batteries of the plurality of batteries, to power, in addition to the electric motor and essential electrical equipment, non-essential electrical equipment mainly for comfort. passengers, for example an electrical resistance of a thermodynamic water heater.
  • the extractable batteries can, in the three operating modes, each temporarily operate in a reinforced regime, that is to say a regime in which each battery can temporarily provide a power greater than its nominal power.
  • extractable batteries can be removed when no crew member is on board the vessel, preventing attempted theft using the boat's engine. Batteries are preferably removable manually and without tools.
  • the plurality of batteries comprises at least 4 batteries, each battery having a storage capacity preferably between 0.5 kWh and 3kWh.
  • Each battery preferably weighs between 7.5kg and 20kg, so that it can be extracted and transported by a single user.
  • the batteries are elongated and arranged longitudinally in the racks.
  • the box is accessible from inside the boat, for example in a hold of the boat.
  • the batteries are then extracted from the racks by a horizontal longitudinal movement.
  • the box can advantageously be positioned according to various arrangements of the boat's hold, so as to further ballast the bow or stern of the boat, for example, and modify the longitudinal trim angle of the boat.
  • the boat includes a selector allowing you to switch to the next battery when a battery is discharged.
  • a selector allowing you to switch to the next battery when a battery is discharged.
  • the selector is manual or automatic.
  • the selector is located near the helm station, so that the boat's helmsman can manually select the battery(ies) available, as well as decide which operating mode to engage.
  • the boat includes a visual indicator of the charge level of the battery(ies) in use.
  • the boat includes a level indicator for each of the batteries.
  • the electric motor is reversible to operate as a generator.
  • the generator transforms mechanical energy resulting from the rotation of the propeller into electrical energy to charge the plurality of batteries, in particular during a sailing phase of a sailboat.
  • the batteries then have an additional operating mode called recharge operating mode.
  • the boat 1 comprises a hull 10 configured to ensure the buoyancy of the boat 1 and whose external walls are in contact with water.
  • the hull 10 delimits an interior volume of the boat 1 comprising a hold accessible from the deck of the boat 1 and a keel 22 accessible from the hold.
  • the keel 22 designates the lowest axial part of the hull 10.
  • the keel 22 projects axially under the hull 22 and has a general fin shape.
  • the keel 22 delimits an interior volume accessible from the hold via a retractable hatch 24.
  • the interior volume of the keel 22 contains a watertight box 12, in which vertical racks 14 extend to which are connected a plurality of batteries 16 extractable from the racks 14.
  • the batteries 16 are preferably prismatic long parallelepipeds, that is to say that the height of a battery 16 is significantly greater with regard to the dimensions of a base section of said battery 16.
  • the batteries 16 are all identical. And their placement in racks 14 is undifferentiated.
  • the electrical network thus adopts the same behavior in a sequenced mode of use of the batteries 16.
  • Each battery 16 preferably has a storage capacity of between 0.5 kWh and 3 kWh.
  • Each battery 16 preferably weighs between 7.5 kg and 20 kg, so that it can be extracted and transported by a single user.
  • Such extractable batteries 16 can be removed when no member of the crew is on board the vessel, which prevents theft attempts by wearing out the boat's engine.
  • the batteries 16 are manually extractable, without tools, disconnecting from the racks when the material contact between a battery 16 and its associated rack 14 is broken.
  • the box 12 also includes reserve batteries 28 disconnected from the racks 14 for additional replacement, in the event, for example, of a malfunction observed by a battery 16 during conveying. Also, it is possible to charge all the batteries remotely from the boat, which broadens the possible locations for refueling during delivery.
  • the plurality of batteries 16 is controlled by a control module 18 to power electrical equipment 20 of the boat 1.
  • the control module 18 is located in the box 12, in the immediate vicinity of the racks 14.
  • the batteries 16 are controlled to supply energy to the electrical equipment 20 sequentially, one after the other, or in combination, several batteries 16 providing energy simultaneously, according to an operating mode selectable from a mode economical operating mode, a shunting operating mode and a supercharged operating mode.
  • the electrical power is notably supplied battery 16 by battery 16 sequentially.
  • the control module 18 further favors the allocation of power to electrical equipment 20 essential to navigation including at least one electric motor to drive a propeller 26 in the case of an electric propulsion boat, and guaranteeing the energy supply electrical instruments for measuring navigation conditions such as a GPS receiver or communication instruments such as a very high frequency radio transponder.
  • the electrical power is in particular supplied battery 16 by battery 16 sequentially or in a combined manner, depending on the mechanical power that the electric motor 20 must develop, for example during a maneuver. emergency, develop a significant mechanical torque to avoid an obstacle.
  • Essential electrical equipment is also powered in the shunting mode of operation.
  • the electrical power is mainly provided in a combined manner by the plurality of batteries 16, to power, in addition to the electric motor 20 and the essential electrical equipment, non-essential electrical equipment (not illustrated) mainly for passenger comfort, for example an electric resistance for a thermodynamic water heater.
  • live works By being arranged in the volume delimited by the submerged parts of the boat, designated “live works”, a thermal flow circulates between the batteries 16 and the water through the living works of the boat, to cool the batteries 16 and guarantee operation in optimal conditions.
  • the plurality of batteries 16 and the racks 14 participate in the stabilization of the boat 1 by serving as ballast in the keel, also called centerboard particularly in the case of a monohull boat such as a sailboat, in lowering the center of gravity of the boat 1 to increase its stiffness to the canvas.
  • stiffness of the canvas we mean the vertical distance separating the barycenter of the points of application of the forces exerted by winds on each of the sails, designated sail center, from the barycenter of the points of application of the forces due to the pressure of the sail.
  • water on the living structures of the boat 1 and the forces generated by the movement of the boat 1 in the water due to the living structures behaving like a profile in a fluid flow.
  • the control module 18 is connected to a selector (not illustrated), preferably located near a helm station of the boat, so that the helmsman of the boat can manually select the battery(ies) available, as well as decide on the operating mode to be engaged.
  • the selector switches by default to a battery 16 charged, at least partially, when one of the batteries currently in use falls below a critical discharge threshold, for example 3% of its nominal capacity.
  • the control module 18 ensures combined use of the batteries 16, even transient within sequential use, so as to guarantee the continuity of the electrical energy supply to the electrical equipment 20.
  • the control module 18 is also connected to a level indicator (not illustrated) for each of the batteries 16, the level indicator being visible to the helmsman of the boat 1 from the helm station.
  • the electric motor 20 is reversible to operate as a generator.
  • the generator 20 transforms mechanical energy resulting from the rotation of the propeller 26 during the movement of the boat 1 into electrical energy to charge the plurality of batteries 16, in particular during a sailing phase.
  • the batteries 16 then have an additional operating mode, designated recharge operating mode.

Landscapes

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Abstract

La présente invention vise un bateau (1) comprenant : •une coque (10); •un caisson (12) dans lequel sont disposés une pluralité de racks (14); •une pluralité de batteries extractibles (16) adaptées pour être branchées dans les racks (14) du caisson (12); •un module de commande (18) configuré pour commander l'alimentation d'équipements électriques (20) du bateau (1) à partir des batteries (16); les batteries (16) de la pluralité de batteries (16) étant commandées pour fournir l'énergie aux équipement électriques (20) de façon séquentielle, l'une après l'autre, ou de façon combinée, plusieurs batteries (16) fournissant de l'énergie simultanément, suivant un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté.

Description

    Système de batteries modulaire pour bateau électrique
  • La présente invention concerne le domaine des bateaux à propulsion électrique ou hybride et vise plus particulièrement un système de batteries modulaire.
    •  ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Comme pour toutes les ressources embarquées sur un moyen de transport naval de personnes ou de marchandises, l’énergie à bord d’un bateau présente des contraintes fortes sur sa gestion à bord, que cela soit pour l’ensemble des systèmes contribuant à la navigation ou à la sécurité de l’embarcation, ou bien pour les systèmes à destination du confort des passagers. Il est ainsi connu d’alimenter des équipements électriques par un ensemble de batteries embarquées.
  • Il est aussi fréquent d’autre part, dans le cas d’un bateau à voile, de palier l’intermittence de la propulsion réalisée par la force du vent par une propulsion mécanique secondaire à l’aide d’un moteur, en transformant une énergie stockée et embarquée sous forme de carburant ou bien de batterie. Le moteur d’un voilier est aussi généralement utilisé dans le cadre de manœuvres dans un port ou pour s’ancrer au mouillage.
  • Il est connu pour des voiliers à motorisation hybride électrique de mutualiser la motorisation électrique et le système de batteries destiné à alimenter les équipements électriques du bateau. Les batteries fournissent alors de l’énergie électrique simultanément à un moteur électrique pour assurer la propulsion du bateau, mais aussi à l’ensemble des équipements électriques. Il est ainsi connu d’utiliser en tant que moteur électrique une machine électrique réversible configuré pour recharger l’ensemble de batteries par l’entrainement de l’hélice de propulsion, lors des phases de navigation où le voilier est propulsé par la force du vent. Le moteur électrique est alors en fonctionnement dit « d’hydro-générateur ».
  • En dépit d’une éventuelle recharge de l’ensemble de batteries par un hydro-générateur, la propulsion par la force du vent est par essence intermittente et il existe un risque conséquent de voir l’ensemble des batteries déchargé en absence de vent suffisamment puissant pour soutenir la propulsion. Cette situation peut si elle se prolonge, nécessiter une assistance extérieure pour le bateau. Une situation similaire peut se produire pour un bateau uniquement propulsé électriquement.
  • Pour remédier à cet inconvénient, il est souhaitable d’augmenter la capacité des batteries emportées sur le bateau, ce qui entraine irrémédiablement une hausse de la masse et surtout du volume occupé par l’ensemble des batteries, l’encombrement étant déjà un paramètre contraignant lors de la conception d’un navire.
  • En outre, la puissance utile fournie par l’ensemble de batteries est, dans l’état de l’art, quasiment constante et non pilotable, ce qui signifie qu’il n’y a pas de priorisation possible pour le chef de bord d’un bateau entre l’allocation de puissance électrique à des fonctions essentielles à la navigation et à des fonctionnalités principalement de confort, par exemple pour les passagers.
  • Enfin, les opérations de charge des batteries, notamment lors d’un stationnement dans un port, nécessitent une infrastructure électrique de connexion au réseau à proximité du bateau, ce qui limite les lieux d’arrêt envisageables pour un approvisionnement en énergie électrique, par exemple dans le cadre d’un convoyage de longue durée.
  • L’invention vise ainsi à remédier, au moins en partie, à ces inconvénients de l’état de la technique.
    •  PRESENTATION DE L’INVENTION
  • Plus précisément, l’invention a pour objet la mise en place de batteries extractibles, en proposant notamment un bateau comprenant :
    • une coque ;
    • un caisson dans lequel sont disposés une pluralité de racks ;
    • une pluralité de batteries extractibles adaptées pour être branchées dans les racks du caisson ;
    • un module de commande configuré pour commander l’alimentation d’équipements électriques du bateau à partir des batteries ;
    les batteries de la pluralité de batteries étant commandées pour fournir l’énergie aux équipement électriques de façon séquentielle, l’une après l’autre, ou de façon combinée, plusieurs batteries fournissant de l’énergie simultanément, suivant un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté.
  • Le bateau comprend par ailleurs une quille située sous la coque, le caisson étant étanche et contenu dans la quille, les racks étant verticaux et s’étendant dans un volume de la quille. Le bateau comprend en outre une trappe escamotable permettant d’accéder au caisson étanche depuis l’intérieur du bateau, les batteries de la pluralité de batteries étant longiformes et adaptées pour être branchées dans les racks du caisson étanche.
  • Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, une telle pluralité de batteries permet à un utilisateur de remplacer une batterie, par exemple déchargée par une batterie chargée, ou une batterie défectueuse par une batterie fonctionnelle. Ainsi, il est possible de charger l’ensemble des batteries à distance du bateau, ce qui élargit les localisations possibles pour un ravitaillement lors d’un convoyage. En outre, un tel module de commande permet de piloter la puissance électrique fournie par la pluralité de batteries, en fonction du mode de fonctionnement choisi et de la charge actuelle des batteries.
  • Dans une telle configuration, la pluralité de batteries et les racks participent à la stabilisation du bateau en participant au lest de la quille, dans la partie aussi appelée aileron de quille particulièrement dans le cas d’un bateau monocoque tel qu’un voilier, permettant d’abaisser le centre de gravité dudit voilier pour augmenter sa raideur à la toile. En outre, lorsque les batteries sont disposées dans le volume délimité par les parties immergées du bateau, désignées « œuvres vives », un flux thermique circule entre les batteries et l’eau à travers les œuvres vives du bateau, pour refroidir les batteries et garantir un fonctionnement dans des conditions optimales.
  • Dans le mode de fonctionnement économique, la puissance électrique est notamment principalement fournie de façon séquentielle, batterie après batterie. Le module de commande privilégie en outre l’allocation de puissance aux équipements électriques essentiels à la navigation incluant au moins le moteur électrique dans le cas d’un bateau à propulsion électrique par exemple, et garantissant l’alimentation en énergie électrique des instruments de mesure des conditions de navigation tel qu’un récepteur GPS ou des instruments de communication tel qu’un transpondeur radio à très hautes fréquences.
  • Dans le mode de fonctionnement de manœuvre, la puissance électrique est fournie de façon séquentielle batterie par batterie ou bien de façon combinée, dépendamment de la puissance mécanique que le moteur électrique doit développer, par exemple lors d’une manœuvre d’urgence, pour développer un couple mécanique important permettant d’éviter un obstacle. Les équipements électriques essentiels sont également alimentés dans le mode de fonctionnement de manœuvre.
  • Dans le mode de fonctionnement suralimenté, la puissance électrique est notamment principalement fournie de façon combinée par plusieurs batteries de la pluralité de batteries, pour alimenter, en plus du moteur électrique et des équipements électriques essentiels, des équipements électriques non-essentiels principalement pour le confort des passagers, par exemple une résistance électrique de chauffe-eau thermodynamique.
  • La sélection d’un mode de fonctionnement par un utilisateur permet une adéquation maximale de la consommation d’énergie électrique en fonction du besoin pour un usage donné. En outre, les batteries extractibles peuvent, dans les trois modes de fonctionnement, temporairement fonctionner chacune dans un régime renforcé, c’est-à-dire un régime dans lequel chaque batterie peut fournir temporairement une puissance supérieure à sa puissance nominale.
  • En outre, de telles batteries extractibles peuvent être retirées lorsqu’aucun membre de l’équipage ne se trouve à bord du navire, ce qui prévient les tentatives de vols en utilisant le moteur du bateau. Les batteries sont de préférence extractibles manuellement et sans outils.
  • Avantageusement l’ensemble des batteries de la pluralité de batteries sont identiques. Dans une telle configuration, chaque batterie peut être interchangée de manière indifférenciée, et l’ensemble du réseau électrique du bateau adopte le même comportement dans un mode d’utilisation séquencé des batteries. De préférence, la pluralité de batteries comprend au moins 4 batteries, chaque batterie disposant d’une capacité de stockage comprise de préférence entre 0,5 kWh et 3kWh. Chaque batterie pèse de préférence entre 7,5kg et 20kg, de manière à pouvoir être extraite et transportée par un utilisateur seul.
  • Avantageusement, les batteries sont longiformes et disposées longitudinalement dans les racks. Dans une telle configuration, le caisson est accessible depuis l’intérieur du bateau, par exemple dans une cale du bateau. Les batteries s’extraient alors des racks par un déplacement longitudinal horizontal. Le caisson peut avantageusement être positionné selon divers aménagements de la cale du bateau, de sorte à lester par exemple davantage la proue ou la poupe du bateau et modifier l’angle longitudinal d’assiette du bateau.
  • Avantageusement, le bateau comprend un sélecteur permettant de basculer sur la batterie suivante lorsqu’une batterie est déchargée. Ainsi, lors d’une utilisation séquentielle des batteries, l’opération de basculement d’une batterie chargée à une batterie déchargée est réalisée sans interruption de l’alimentation électrique des équipements électriques pour un même mode de fonctionnement donné.
  • Avantageusement, le sélecteur est manuel ou automatique. De préférence, le sélecteur est localisé à proximité du poste de barre, de sorte que le barreur du bateau peut sélectionner manuellement la ou les batteries à disposition, ainsi que décider du mode de fonctionnement à enclencher.
  • Avantageusement, le bateau comprend un indicateur visuel de niveau de charge de la ou des batteries en cours d’utilisation.
  • Avantageusement, le bateau comprend un indicateur de niveau pour chacune des batteries.
  • Avantageusement, le bateau comprend au moins une batterie de réserve.
  • Avantageusement, les équipements électriques comprennent au moins un moteur électrique. Dans une telle configuration, le moteur entraîne en rotation une hélice pour générer une poussée propulsant le bateau. Notamment, le moteur et l’hélice peuvent être contenus dans le volume de la quille.
  • Avantageusement, le moteur électrique est réversible pour fonctionner en tant que génératrice. Dans une telle configuration, la génératrice transforme une énergie mécanique issue de la rotation de l’hélice en énergie électrique pour charger la pluralité de batteries, notamment durant une phase de navigation à voile d’un voilier. Les batteries disposent alors d’un mode de fonctionnement supplémentaire désigné mode de fonctionnement de recharge.
  • Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé d’utilisation d’un bateau tel que décrit ci-dessus, comprenant la détermination par un utilisateur d’un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté ; le procédé comprenant en outre l’alimentation d’équipements électriques par une pluralité de batteries de façon séquentielle, l’une après l’autre, ou de façon combinée en fonction du mode de fonctionnement sélectionné.
  • Bien entendu, en complément des batteries extractibles, comme décrit brièvement ci-dessus, le bateau peut comprendre des batteries non configurées pour être extractibles. Dans ce cas, seules une partie des batteries installées sur le bateau est configurée pour être extractibles et pour être rechargées après avoir été transportées à l’extérieur du bateau.
    •  PRESENTATION DES FIGURES
  • L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
  • La est une représentation schématique d’un bateau selon un premier mode de réalisation de l’invention.
  • La est une représentation schématique en perspective isométrique d’une quille de bateau selon le même mode de réalisation.
  • Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant.
    •  DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
  • Sur les figures 1 et 2 est illustré un bateau 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Le bateau 1 est ici un voilier monocoque, mais peut alternativement être un bateau à moteur tel qu’un yacht ou une vedette.
  • Le bateau 1 comprend une coque 10 configurée pour assurer la flottabilité du bateau 1 et dont les parois externes sont au contact avec de l’eau. La coque 10 délimite un volume intérieur du bateau 1 comprenant une cale accessible depuis le pont du bateau 1 et une quille 22 accessible depuis la cale. Dans le cas d’un bateau à moteur, la quille 22 désigne la partie axiale la plus basse de la coque 10. Ici, la quille 22 est en saillie axiale sous la coque 22 et présente une forme générale d’aileron. La quille 22 délimite un volume intérieur accessible depuis la cale par une trappe 24 escamotable.
  • Dans le mode de réalisation représenté, le volume intérieur de la quille 22 contient un caisson 12 étanche, dans lequel s’étendent des racks 14 verticaux sur lesquels sont branchés une pluralité de batteries 16 extractibles des racks 14. Les batteries 16 sont de préférence prismatiques parallélépipédiques longiformes, c’est-à-dire que la hauteur d’une batterie 16 est nettement supérieure au regard des dimensions d’une section de base de ladite batterie 16. Les batteries 16 sont toutes identiques. Et leur placement dans les racks 14 est indifférencié. Le réseau électrique adopte ainsi le même comportement dans un mode d’utilisation séquencé des batteries 16. Chaque batterie 16 dispose de préférence d’une capacité de stockage comprise entre 0,5 kWh et 3 kWh. Chaque batterie 16 pèse de préférence entre 7,5 kg et 20 kg, de manière à pouvoir être extraite et transportée par un utilisateur seul. De telles batteries 16 extractibles peuvent être retirées lorsqu’aucun membre de l’équipage ne se trouve à bord du navire, ce qui prévient les tentatives de vols en usant le moteur du bateau. Les batteries 16 extractibles manuellement, sans outils, se déconnectant des racks lorsque le contact matériel entre une batterie 16 et son rack 14 associé est rompu. Le caisson 12 comprend en outre des batteries de réserve 28 débranchée des racks 14 pour un remplacement d’appoint, en cas par exemple de dysfonctionnement constaté par une batterie 16 en plein convoyage. Aussi, il est possible de charger l’ensemble des batteries à distance du bateau, ce qui élargit les localisations possibles pour un ravitaillement lors d’un convoyage.
  • La pluralité de batteries 16 est commandée par un module de commande 18 pour alimenter des équipements électriques 20 du bateau 1. Le module de commande 18 est localisé dans le caisson 12, à proximité immédiate des racks 14.
  • Les batteries 16 sont commandées pour fournir l’énergie aux équipement électriques 20 de façon séquentielle, l’une après l’autre, ou de façon combinée, plusieurs batteries 16 fournissant de l’énergie simultanément, suivant un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté.
  • Dans le mode de fonctionnement économique, la puissance électrique est notamment fournie batterie 16 par batterie 16 de façon séquentielle. Le module de commande 18 privilégie en outre l’allocation de puissance aux équipements électriques 20 essentiels à la navigation incluant au moins un moteur électrique pour entrainer une hélice 26 dans le cas d’un bateau à propulsion électrique, et garantissant l’alimentation en énergie électrique des instruments de mesure des conditions de navigation tel qu’un récepteur GPS ou des instruments de communication tel qu’un transpondeur radio à très hautes fréquences.
  • Dans le mode de fonctionnement de manœuvre, la puissance électrique est notamment fournie batterie 16 par batterie 16 de façon séquentielle ou bien de façon combinée, dépendamment de la puissance mécanique que le moteur électrique 20 doit développer, par exemple lors d’une manœuvre d’urgence, développer un couple mécanique important permettant d’éviter un obstacle. Les équipements électriques essentiels sont également alimentés dans le mode de fonctionnement de manœuvre.
  • Dans le mode de fonctionnement suralimenté, la puissance électrique est principalement fournie de façon combinée par la pluralité de batteries 16, pour alimenter, en plus du moteur électrique 20 et des équipements électriques essentiels, des équipements électriques non-essentiels (non illustrés) principalement pour le confort des passagers, par exemple une résistance électrique de chauffe-eau thermodynamique.
  • En étant disposées dans le volume délimité par les parties immergées du bateau, désignées « œuvres vives », un flux thermique circule entre les batteries 16 et l’eau à travers les œuvres vives du bateau, pour refroidir les batteries 16 et garantir un fonctionnement dans des conditions optimales.
  • Dans le mode de réalisation décrit, la pluralité de batteries 16 et les racks 14 participent à la stabilisation du bateau 1 en servant de lest dans la quille, aussi appelée dérive particulièrement dans le cas d’un bateau monocoque tel qu’un voilier, en abaissant le centre de gravité du bateau 1 pour augmenter sa raideur à la toile. Par raideur à la toile, on entend la distance verticale séparant le barycentre des points d’application des forces exercées par des vents sur chacune des voiles, désigné centre vélique, du barycentre des points d’application des efforts dus à la pression de l’eau sur les œuvres vives du bateau 1 et les efforts générés par le déplacement du bateau 1 dans l’eau dus aux œuvres vives se comportant comme un profil dans un écoulement de fluide.
  • Le module de commande 18 est relié à un sélecteur (non illustré), de préférence situé à proximité d’un poste de barre du bateau, de sorte que le barreur du bateau peut sélectionner manuellement la ou les batteries à disposition, ainsi que décider du mode de fonctionnement à enclencher. Le sélecteur bascule par défaut sur une batterie 16 chargée, au moins partiellement, lorsque l’une des batteries actuellement en utilisation arrive sous un seuil de décharge critique, par exemple 3% de sa capacité nominale. Le module de commande 18 s’assure d’un usage combiné des batteries 16, même transitoire au sein d’un usage séquentiel, de sorte à garantir la continuité de l’alimentation en énergie électrique aux équipements électriques 20. Le module de commande 18 est également relié à un indicateur de niveau (non illustré) pour chacune des batteries 16, l’indicateur de niveau étant visible par le barreur du bateau 1 depuis le poste de barre.
  • On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrit précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l’enseignement qui vient de lui être divulgué.
  • Par exemple, le moteur électrique 20 est réversible pour fonctionner en tant que génératrice. Dans une telle configuration, la génératrice 20 transforme une énergie mécanique issue de la rotation de l’hélice 26 lors du déplacement du bateau 1 en énergie électrique pour charger la pluralité de batteries 16, notamment durant une phase de navigation à voiles. Les batteries 16 disposent alors d’un mode de fonctionnement supplémentaire, désigné mode de fonctionnement de recharge.
  • Selon un autre mode de réalisation (non représenté), les batteries 16 sont longiformes et disposées longitudinalement dans les racks 14 du caisson 12. Dans une telle configuration, le caisson 12 est agencé directement dans la cale du bateau 1. Les batteries 16 s’extraient alors des racks 14 par un déplacement longitudinal horizontal. Le caisson 12 peut être positionné selon divers aménagements de la cale du bateau 1, de sorte à lester par exemple davantage la proue ou la poupe du bateau 1, ou encore de façon à modifier l’angle longitudinal d’assiette du bateau. En positionnant par exemple le caisson 12 vers la poupe du bateau 1, la distance verticale entre la ligne de flottaison et le point le plus bas de la coque au niveau de la poupe, désigné tirant d’eau arrière, est plus grande que la distance verticale entre la ligne de flottaison et le point le plus bas de la coque au niveau de la proue, désigné tirant d’eau avant. Dans cette configuration, l’angle longitudinal d’assiette du bateau est augmenté, ce qui améliore notamment sa manœuvrabilité ainsi que sa tenue à la mer, par exemple en cas de conditions météorologiques défavorables.
  • Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (10)

  1. Bateau (1) comprenant :
    • une coque (10) ;
    • un caisson (12) dans lequel sont disposés une pluralité de racks (14) ;
    • une pluralité de batteries extractibles (16) adaptées pour être branchées dans les racks (14) du caisson (12) ;
    • un module de commande (18) configuré pour commander l’alimentation d’équipements électriques (20) du bateau (1) à partir des batteries (16) ;
    les batteries (16) de la pluralité de batteries (16) étant commandées pour fournir l’énergie aux équipement électriques (20) de façon séquentielle, l’une après l’autre, ou de façon combinée, plusieurs batteries (16) fournissant de l’énergie simultanément, suivant un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté,
    le bateau comprenant par ailleurs une quille (22) située sous la coque (10), le caisson (12) étant étanche et contenu dans la quille (22), les racks (14) étant verticaux et s’étendant dans un volume de la quille (22),
    le bateau (1) comprenant en outre une trappe escamotable (24) permettant d’accéder au caisson (12) étanche depuis l’intérieur du bateau (1), les batteries (16) de la pluralité de batteries (16) étant longiformes et adaptées pour être branchées dans les racks (14) du caisson (12) étanche.
  2. Bateau (1) selon la revendication 1, dans lequel l’ensemble des batteries (16) de la pluralité de batteries (16) sont identiques.
  3. Bateau (14) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel les batteries (16) sont longiformes et disposées longitudinalement dans les racks (14).
  4. Bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un sélecteur permettant de basculer sur la batterie (16) suivante lorsqu’une batterie (16) est déchargée.
  5. Bateau (1) selon la revendication précédente, le sélecteur étant manuel ou automatique.
  6. Bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un indicateur visuel de niveau de charge de la ou des batteries (16) en cours d’utilisation.
  7. Bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un indicateur de niveau pour chacune des batteries (16).
  8. Bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins une batterie de réserve (28).
  9. Bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les équipements électriques (20) comprennent au moins un moteur électrique.
  10. Procédé d’utilisation d’un bateau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant la détermination par un utilisateur d’un mode de fonctionnement sélectionnable parmi un mode de fonctionnement économique, un mode de fonctionnement de manœuvre et un mode de fonctionnement suralimenté ; le procédé comprenant en outre l’alimentation d’équipements électriques (20) par une pluralité de batteries (16) de façon séquentielle, l’une après l’autre, ou de façon combinée en fonction du mode de fonctionnement sélectionné.
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