FR2962376A1

FR2962376A1 - Disposition d'organes d'alimentation d'un vehicule electrique

Info

Publication number: FR2962376A1
Application number: FR1055507A
Authority: FR
Inventors: Belanger Pascal Bertrand
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-13
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: FR2962376B1

Abstract

L'invention se rapporte à un véhicule (10) comportant : - un moyen (15) électrique de propulsion, - au moins une batterie (20), - un onduleur (24) relié électriquement à une batterie et au moyen électrique de propulsion, - au moins un chargeur (25) relié électriquement à une batterie, - un convertisseur (26) électrique relié électriquement au chargeur et à l'onduleur, - un module (27) électronique de gestion, relié électroniquement à la batterie, à l'onduleur, au chargeur et au convertisseur, ledit véhicule étant caractérisé en ce que : - la ou les batteries sont regroupées dans un bac (19) de batteries, ledit bac étant configuré de sorte que la ou les batteries soient disposées à plat dans le véhicule, - l'onduleur, le chargeur, le convertisseur et le module électronique de gestion sont regroupés dans un bac (21) à électronique, ledit bac à électronique étant positionné sur le bac de batteries, - le bac à électronique est sensiblement situé à l'arrière du bac de batteries, selon un axe (12) de déplacement du véhicule, - le moyen électrique de propulsion est situé derrière le bac à électronique et le bac de batteries, selon un axe de déplacement du véhicule. Une telle disposition permet d'optimiser la longueur des connexions entre les différents éléments.

Description

DISPOSITION D'ORGANES D'ALIMENTATION D'UN VEHICULE ELECTRIQUE

L'invention concerne un véhicule comportant un moyen électrique de propulsion. L'invention a pour but d'optimiser les positions relatives d'éléments tels que les batteries et l'électronique de puissance par rapport au moyen électrique de propulsion, afin d'obtenir des connexions de longueur minimale. L'invention se rapporte au domaine des véhicules, plus particulièrement des véhicules automobiles terrestres à vocation urbaine, notamment les véhicules électriques ou hybrides. Un véhicule à moyen électrique de propulsion est typiquement équipé d'au moins une batterie de puissance, généralement située sous le plancher. L'implantation des batteries complètement à plat sous le véhicule permet un gain de place appréciable dans le véhicule. Ce type de véhicule comporte également plusieurs éléments regroupés sous la dénomination d'électronique de puissance. L'électronique de puissance peut notamment comprendre un boîtier de gestion, un onduleur, un ou plusieurs chargeurs et/ou un convertisseur électrique.

De manière classique, les éléments formant l'électronique de puissance sont fixés de manière autonome dans le véhicule. Une fois tous les éléments fixés dans le véhicule, le câblage final est réalisé. Le câblage implique de faire passer dans le véhicule tous les câbles de connexion (circuit de puissance, circuit de contrôle, circuit de refroidissement), notamment entre l'électronique de puissance et les batteries ainsi qu'entre l'électronique de puissance et un moteur électrique de propulsion du véhicule. Il est avantageux de réaliser des connexions les plus courtes possibles, pour des raisons de coût, de gain de place ainsi que de pour faciliter le montage. En effet, les câbles utilisés sont de diamètre important et difficiles à couder. Il est connu de l'art antérieur des solutions pour agencer la batterie et l'électronique de puissance l'une par rapport à l'autre afin de raccourcir la longueur des connexions.

Le document FR2853153 décrit une unité de convertisseur et une batterie, fixées l'une à l'autre et montées au sein de la carrosserie d'un véhicule. Le document US2010071979 présente un dispositif d'assemblage d'un pack de batterie à un cadre formant une partie intégrante de la structure du dessous d'un véhicule. Dans les documents ci-dessus, les éléments de l'électronique de puissance sont situés à distance du moteur électrique de propulsion des roues. La présente invention a pour but d'optimiser le positionnement des batteries et de l'électronique de puissance, en vue de raccourcir les connexions entre l'électronique de puissance et le moyen électrique de propulsion du véhicule. La présente invention a notamment pour objet un véhicule comportant : un moyen électrique de propulsion, au moins une batterie, un onduleur relié électriquement à une batterie et au moyen électrique de propulsion, au moins un chargeur relié électriquement à une batterie, un convertisseur électrique relié électriquement au chargeur et à l'onduleur, un module électronique de gestion, relié électroniquement à la batterie, à l'onduleur, au chargeur et au convertisseur ; ledit véhicule étant caractérisé en ce que : la ou les batteries sont regroupées dans un bac de batteries, ledit bac étant configuré de sorte que la ou les batteries soient disposées à plat dans le véhicule ; l'onduleur, le chargeur, le convertisseur et le module électronique de gestion sont regroupés dans un bac à électronique, ledit bac à électronique étant positionné sur le bac de batteries; le bac à électronique est sensiblement situé à l'arrière du bac de batteries selon un axe de déplacement du véhicule ; le moyen électrique de propulsion est situé derrière le bac à électronique et le bac de batteries selon un axe de déplacement du véhicule. De cette manière, il est possible d'optimiser la longueur des connexions reliant le bac à électronique au bac de batteries et au moyen électrique de propulsion. De manière préférentielle, le bac à électronique et le bac de batteries ont sensiblement la forme de parallélépipèdes. Plus préférentiellement, selon une direction horizontale perpendiculaire à l'axe de déplacement du véhicule, une dimension du bac à électronique est inférieure à une dimension du bac de batteries et les connexions entre lesdits bacs relient une face latérale du bac à électronique à une face supérieure du bac de batterie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : Une représentation schématique d'un véhicule, selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 2 : Une représentation schématique d'un élément du véhicule représenté à la figure 1 ; - Figure 3 : Une représentation schématique d'éléments du véhicule représenté à la figure 1. La figure 1 montre une vue schématique latérale d'un véhicule 10 selon un mode de réalisation de l'invention. Dans l'exemple représenté à la figure 1, il s'agit d'un véhicule automobile. Sur la figure 1, le véhicule 10 est représenté sur un sol 11 horizontal plat, en position de fonctionnement. Dans la description qui suit, les termes tels que « horizontal », « vertical », « au-dessus », « au-dessous », « supérieur », « inférieur »... s'entendent pour un véhicule positionné comme sur la figure 1. Le véhicule 10 est susceptible de se déplacer selon un axe 12 horizontal, par rotation de roues (13, 14) sur le sol 11. Dans la description qui suit, les termes « devant », « derrière », « avant », « arrière », appliqués aux éléments du véhicule 10 s'entendent par rapport à la position des roues 13 avant et des roues 14 arrières. Le véhicule 10 comporte un moyen 15 électrique de propulsion, en l'occurrence un moteur 15 électrique qui entraîne les roues 14 arrières. Le moteur 15 est préférentiellement situé proche desdites roues 14 arrières. Le véhicule 10 peut être un véhicule automobile à propulsion exclusivement électrique. Il peut également être un véhicule automobile hybride, c'est-à-dire comprenant, en plus de l'énergie électrique, au moins une source d'énergie non électrique. Le véhicule 10 comprend une carrosserie 16 délimitant un habitacle intérieur 17. A l'intérieur de cet habitacle 17 est présent un plancher 18 en dessous duquel est positionné un bac 19 de batteries. Plus précisément, le bac 19 de batteries est placé entre le plancher 18 et le sol 11. Le bac 19 renferme une ou plusieurs batteries 20. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le bac 19 et les batteries 20 ont une forme de parallélépipède rectangle, dont une arête est parallèle à l'axe 12.

Préférentiellement, le bac 19 et les batteries 20 sont disposés à plat dans le véhicule 10, c'est-à-dire qu'une plus petite dimension des parallélépipèdes est disposée verticalement. Le véhicule 1 comporte également un bac 21 à électronique, situé au-dessus du bac 19 de batteries. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le bac 21 à électronique a la forme d'un parallélépipède rectangle dont une arête est parallèle à l'axe 12. Le bac 21 est posé sur une face 22 supérieure du bac 19 de batteries. La figure 2 présente une vue de dessus schématique du bac 21 à électronique, une paroi supérieure 23 dudit bac ayant été enlevée pour plus de clarté. Le bac 21 renferme notamment un onduleur 24, qui permet de délivrer au moteur 15 une tension alternative à partir d'une tension continue délivrée par une batterie 20, et également de transformer la tension alternative fournie par le moteur en une tension continue appliquée à la batterie 20, lorsque moteur 15 électrique fonctionne en mode générateur. Comme il sera décrit par la suite, l'onduleur 24 est relié électriquement au moteur 15 et à une ou des batteries 20 par des connexions externes au bac 21 à électronique. Le bac 21 renferme également au moins un chargeur 25. Ledit chargeur a pour fonction de transférer de l'énergie aux batteries 20 en se reliant à une prise externe de courant, par un connecteur (non représenté) porté par le véhicule 10. Le chargeur 25 est relié électriquement à une ou des batteries 20 par des connexions externes au bac 21. Le bac 21 renferme également un convertisseur 26 électrique relié au chargeur 25 et à l'onduleur 24 ayant pour fonction de de rendre compatibles entre elles les tensions de l'onduleur 24 et du chargeur 25. Le convertisseur 26 est relié électriquement au chargeur 25 et à l'onduleur 24. Le bac 21 renferme également un module 27 électronique de gestion, comportant notamment au moins un microprocesseur et une mémoire de programme. Le module 27 gère le fonctionnement de l'électronique de puissance du véhicule 10. Le module 27 est notamment relié électroniquement à l'onduleur 24, au chargeur 25 et au convertisseur 26. Selon une forme de l'invention, le bac 21 renferme un second chargeur 28. Le chargeur 25 est destiné à charger les batteries 20 sur des prises de secteur (100-200V), ce qui exige un temps de recharge relativement long. Il existe des prises spécialement adaptées à une recharge plus rapide, ce qui nécessite un autre type 28 de chargeur et un connecteur spécifique (non représenté). Le chargeur 28 est relié électroniquement au module 27.

La figure 3 représente une vue en perspective du bac 19 de batteries, du bac 21 à électronique et du moteur 15, tels qu'ils sont disposés les uns par rapport aux autres dans le véhicule 10 représenté à la figure 1. Le moteur 15 est relié à un système (non représenté) de transmission de mouvement aux roues 14 arrières du véhicule 10.

Le bac 19 de batteries est disposé à plat, c'est-à-dire qu'une plus petite dimension 29 dudit bac est positionnée verticalement. Le bac 21 à électronique est supporté par une face supérieure 22 du bac 19 de batteries. Le bac 21 est positionné sensiblement à l'arrière du bac 19 par rapport à l'axe 12. Plus précisément, le bac 21 est proche d'une face 30 verticale du bac 19, orientée vers les roues 14 arrières du véhicule 10, comme illustré à la figure 1. Selon une forme de l'invention, la face 30 peut être positionnée dans le prolongement d'une face 31 verticale du bac 21, orientée vers les roues 14 arrières du véhicule 10. Dans l'exemple représenté à la figure 3, les faces 30 et 31 sont légèrement décalées.

Une face 32 latérale du bac 21 à électronique comporte une ouverture 33, qui permet le passage de connexions 34 électriques et/ou électroniques, de type câbles. Lesdites connexions 34 relient le bac 21 à électronique au bac 19 de batteries. Les connexions 34 comprennent notamment une partie d'un circuit de puissance alimentant l'onduleur 24 par les batteries 20, ainsi qu'une partie d'un circuit de commande permettant au module 27 de gérer le fonctionnement des batteries 20. De manière préférentielle, une dimension 35 horizontale du bac 21, perpendiculairement à l'axe 12, est inférieure à une dimension 36 parallèle du bac 19 de batteries. De plus, le bac 21 est disposé sur le bac 19 de manière à laisser accessible une ouverture 37 située sur la face 22 supérieure du bac 19. Les connexions 34 sont reliées au bac 19 de batteries par l'ouverture 37. Une telle disposition limite l'encombrement lié aux connexions par rapport à un positionnement de l'ouverture 37 sur une face latérale du bac 19 à batteries.

Le moteur 15 est situé derrière les bacs (19, 21) selon l'axe 12. Plus précisément, le moteur 15 est situé à proximité des faces (30, 31) arrières des bacs (19, 21). La face 31 arrière du bac 21 à électronique comporte une ouverture qui permet le passage de connexions 38 électriques et/ou électroniques, de type câbles. Lesdites connexions 38 relient le bac 21 à électronique au moteur 15. Les connexions 38 comprennent notamment une partie d'un circuit de puissance alimentant le moteur 15 en énergie via l'onduleur 24, ainsi qu'une partie d'un circuit de commande permettant au module 27 de gérer le fonctionnement dudit moteur 15. Le moteur 15 est également relié au bac 21 à électronique par des conduits 39 d'un circuit de liquide de refroidissement. Ledit circuit passe par un échangeur de chaleur (non représenté) et refroidit en série le moteur 15, l'onduleur 24 et le chargeur 25. Les conduits 39 débouchent avantageusement du bac 21 à électronique par la face 31 arrière. La disposition du moteur 15 à proximité des faces (30, 31) arrières des bacs (19, 21) permet de minimiser la longueur des connexions 38 et des conduits 39. De même, la disposition du bac 21 à électronique sur le bac 19 de batteries permet de minimiser la longueur des connexions 34. Par ailleurs, cette configuration permet de limiter le nombre de branchement par rapport à des réalisations de l'art antérieur.25

Claims

REVENDICATIONS1 - Véhicule (10) comportant : - un moyen (15) électrique de propulsion, - au moins une batterie (20), - un onduleur (24) relié électriquement à une batterie et au moyen électrique de propulsion, - au moins un chargeur (25) relié électriquement à une batterie, - un convertisseur (26) électrique relié électriquement au chargeur et à l'onduleur, - un module (27) électronique de gestion, relié électroniquement à la batterie, à l'onduleur, au chargeur et au convertisseur, ledit véhicule étant caractérisé en ce que : - la ou les batteries sont regroupées dans un bac (19) de batteries, ledit bac étant configuré de sorte que la ou les batteries soient disposées à plat dans le véhicule, - l'onduleur, le chargeur, le convertisseur et le module électronique de gestion sont regroupés dans un bac (21) à électronique, ledit bac à électronique étant positionné sur le bac de batteries, - le bac à électronique est sensiblement situé à l'arrière du bac de batteries, selon un axe (12) de déplacement du véhicule, - le moyen électrique de propulsion est situé derrière le bac à électronique et le bac de batteries, selon un axe de déplacement du véhicule.
2 - Véhicule selon la revendication 1, tel que le bac à électronique et le bac de batteries ont sensiblement la forme de parallélépipèdes.
3 - Véhicule selon la revendication 2, tel que, selon une direction horizontale perpendiculaire à l'axe de déplacement du véhicule, une dimension (35) du bac à électronique est inférieure à une dimension (36) du bac de batteries, et tel que les connexions (34) entre lesdits bacs relient une face latérale (32) du bac à électronique à une face supérieure (22) du bac de batterie.
4 - Véhicule selon l'une des revendications précédentes, tel que lebac à électronique comporte un premier chargeur (25) destiné à une charge lente de la batterie et un second chargeur (28) destiné à une charge plus rapide de ladite batterie.5