FR2993511A1 - "dispositif d'alimentation en electricite a autonomie modulable pour un moteur electrique de traction d'un vehicule automobile" - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (14) d'alimentation en électricité destiné à être embarqué à bord d'un véhicule (10) automobile pour l'alimentation du moteur (12) électrique de traction, le dispositif (14) comportant : - au moins une batterie (18) électrique à densité énergétique élevée, dite "batterie (18) d'énergie" ; - au moins une batterie (20) électrique à densité de puissance élevée, dite "batterie (20) de puissance", qui présente une densité énergétique inférieure à celle de la batterie (18) d'énergie et qui présente une densité de puissance supérieure à celle de la batterie (18) d'énergie ; caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (22) commun dans lequel sont logées chaque batterie (18) d'énergie et chaque batterie (20) de puissance, le boîtier (22) comportant une interface (24) générale de liaison permettant une liaison mécanique avec le véhicule (10), et l'interface (24) générale comportant un connecteur (30) électrique à haute tension pour l'alimentation du moteur (12).

Description

"Dispositif d'alimentation en électricité à autonomie modulable pour un moteur électrique de traction d'un véhicule automobile" L'invention concerne un dispositif d'alimentation en 5 électricité destiné à être embarqué à bord d'un véhicule automobile pour l'alimentation en électricité du moteur électrique de traction du véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'alimentation en électricité destiné à être embarqué à bord d'un 10 véhicule automobile pour l'alimentation en électricité du moteur électrique de traction du véhicule automobile, le dispositif comportant : - au moins une batterie électrique à densité énergétique élevée, dite "batterie d'énergie" ; 15 - au moins une batterie électrique à densité de puissance élevée, dite "batterie de puissance", qui présente une densité énergétique inférieure à celle de la batterie d'énergie et qui présente une densité de puissance supérieure à celle de la batterie d'énergie. 20 Un véhicule électrique présente l'avantage d'émettre très peu de gaz à effet de serre par rapport aux véhicules thermiques. Toutefois, l'inconvénient d'un véhicule électrique est son autonomie encore insuffisante, de l'ordre de 200 kilomètres avec les batteries disponibles actuellement. Or il est également 25 nécessaire d'augmenter la densité de puissance de la batterie du véhicule pour qu'elle fournisse la puissance nécessaire aux accélérations du véhicule. Cette augmentation de la densité de puissance est réalisée au détriment de la densité d'énergie de la batterie. 30 D'autre part, il existe des situations particulières, comme un déplacement en zones embouteillées, pour lesquelles l'utilisation de certains accessoires comme la climatisation ou le chauffage, nécessite une énergie électrique très importante, dépassant même celle consommée par un moteur électrique. Ces situations sont très défavorables à l'autonomie des véhicules électriques. Pour pallier à ces inconvénients, une solution consiste à équiper un véhicule automobile électrique d'un prolongateur d'autonomie, aussi couramment dénommé par le terme anglo-saxon de "range extender", qui consiste en un dispositif de génération d'électricité qui est embarqué à bord du véhicule, qui peut être activé en cas de besoin, et qui est relié au circuit électrique haute tension de la chaîne de traction du véhicule afin de suppléer la batterie et augmenter l'autonomie du véhicule. Un tel prolongateur d'autonomie peut consister en un générateur d'électricité d'une puissance de l'ordre de 5 à 10 kW. L'électricité est par exemple générée par un petit moteur thermique qui entraîne une génératrice électrique. Cependant, une telle solution entraîne une augmentation des émissions de gaz à effet de serre. Une deuxième solution connue de l'état de la technique est d'utiliser comme batterie de traction un dispositif d'alimentation dit "hybride" qui comporte des batteries d'énergie et des batteries de puissance. Un tel dispositif est par exemple divulgué dans le document US-A1-2004/0189226. Cette solution permet de dissocier les fonctions de fourniture de puissance et de fourniture d'énergie. En effet, un 25 dispositif d'alimentation électrique associant ces deux technologies de batteries présente : - une grande capacité de stockage d'énergie qui confère une grande autonomie au véhicule ; - une puissance électrique suffisante pour permettre des 30 accélérations et une circulation à grande vitesse du véhicule. Les batteries d'énergie présentent une densité d'énergie très importante, par exemple de l'ordre de 400 Wh.kg-1, mais une densité de puissance relativement faible, par exemple de l'ordre de 100 W.kg-1. Il s'agit par exemple de batteries d'accumulateurs au "Zinc-air" ou des batteries au "Lithium-ion" optimisée pour avoir une grande densité d'énergie. Ces batteries d'énergie permettent ainsi de conférer au dispositif d'alimentation hybride une grande capacité de stockage. Les batteries de puissance présentent à l'inverse une densité d'énergie faible, par exemple de l'ordre de 5 Wh.kg-1, mais une densité de puissance très importante, par exemple entre 2000 et 5000 W.kg-1. Il s'agit par exemple de batteries au Lithium-ion optimisées pour avoir une grande densité de puissance, ou encore de supercondensateurs. Ces batteries de puissance permettent ainsi de conférer au dispositif d'alimentation hybride la puissance électrique suffisante à l'entraînement du moteur de traction.

Néanmoins, ces dispositifs d'alimentation hybrides connus ne sont pas modulables. Ces dispositifs sont conçus pour conférer au véhicule automobile une autonomie déterminée. Il en résulte un coût déterminé et un poids déterminé du dispositif d'alimentation, indépendamment de l'usage qui est fait du véhicule. Cependant, un véhicule n'a pas toujours besoin d'une grande autonomie. En effet, pour un usage quotidien, une autonomie de 200 km est souvent bien suffisante. Tandis que ponctuellement, le même véhicule pourra avoir besoin d'une autonomie plus grande, par exemple lors d'un départ en vacances ou pour un voyage d'affaire. Du fait du coût d'une batterie d'énergie et du poids d'une telle batterie, il serait inapproprié de réaliser un véhicule présentant une autonomie élevée alors que l'usager n'a besoin, la plupart du temps, que d'une autonomie plus faible. En outre, les dispositifs d'alimentation hybrides connus ne sont pas aisés à remplacer.

Pour résoudre notamment ces problèmes, l'invention propose un dispositif d'alimentation du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier commun dans lequel sont logées chaque batterie d'énergie et chaque batterie de puissance, le boîtier comportant une interface générale de liaison permettant une liaison mécanique amovible avec le véhicule, et l'interface générale comportant un premier connecteur électrique à haute tension avec le véhicule pour l'alimentation du moteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le boîtier comporte une pluralité d'emplacement dont chacun est destiné à recevoir de manière amovible une batterie d'énergie, chaque emplacement comportant des moyens de fixation mécanique amovible de la batterie d'énergie dans le boîtier ; - chaque emplacement comporte une interface individuelle de liaison avec la batterie d'énergie qui comporte des moyens de connexion électrique des pôles de la batterie d'énergie associée qui sont connectés électriquement avec le premier connecteur à haute tension de l'interface générale du boîtier ; - les moyens de connexion à haute tension des interfaces individuelles de chaque emplacement sont connectés en parallèle avec le premier connecteur de l'interface générale par l'intermédiaire de moyens de conversion de la tension électrique ; - le dispositif d'alimentation comporte un convertisseur de tension commun à toutes les interfaces individuelles qui est fixé dans le boîtier ; - chaque emplacement comporte un convertisseur individuel de tension ; - la batterie de puissance est connectée directement au connecteur de l'interface générale en parallèle par rapport aux batteries d'énergie ; - chaque interface individuelle comporte des moyens de connexion électrique de la batterie associée avec une unité locale électronique de commande ; - l'interface générale comporte des moyens de connexion électrique de l'unité locale électronique de commande avec un circuit électrique de commande du véhicule ; - le dispositif d'alimentation comporte des moyens de régulation de la température des batteries ; - les moyens de régulation comportent un réseau fluidique de circulation d'un fluide caloporteur qui est destiné à être raccordé à un circuit de régulation thermique du véhicule par l'intermédiaire de moyens de raccordement de l'interface générale ; - le réseau de fluide caloporteur alimente en parallèle un 15 échangeur de chaleur de chaque emplacement ; - l'échangeur de chaleur est intégré à la structure de chaque batterie, ladite batterie étant munie d'un orifice d'entrée du fluide caloporteur et d'un orifice de sortie du fluide caloporteur qui sont chacun reliés de manière amovible au réseau fluidique 20 par l'intermédiaire de moyens de raccordement rapides auto-obturant de l'interface individuelle ; - les moyens de régulation comportent des moyens de mesure de la température dans le boîtier, ainsi que des vannes de régulation qui sont interposées dans le réseau fluidique et qui 25 sont commandées automatiquement en fonction de la température mesurée. L'invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre du dispositif d'alimentation selon l'invention, l'autonomie maximale conférée par le dispositif d'alimentation étant égal au 30 nombre d'emplacements multiplié par l'autonomie conférée par chaque batterie d'énergie, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule requiert une autonomie de déplacement susceptible d'être fournie par un nombre déterminé de batteries d'énergie inférieur au nombre d'emplacements, le boîtier est monté et utilisé dans le véhicule avec le nombre de batteries déterminé, les emplacements surnuméraires étant laissés libres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue de côté qui représente schématiquement un véhicule à moteur électrique de traction qui 10 est équipé d'un dispositif d'alimentation réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique qui représente un boîtier du dispositif d'alimentation réalisé selon les enseignements de l'invention qui est équipé de plusieurs 15 emplacements dont chacun est muni d'une batterie d'énergie. Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes numéros de référence. Dans la suite de la description, le terme "raccorder" est 20 utilisé en rapport avec une liaison fluidique par l'intermédiaire de tuyauterie, tandis que le terme "connecter" est utilisé en rapport avec une liaison électrique entre deux éléments. On a représenté à la figure 1 un véhicule 10 mu par un moteur 12 électrique de traction. Le moteur 12 électrique est 25 destiné à être alimenté en électricité par un dispositif 14 d'alimentation électrique qui est embarqué à bord du véhicule 10. Dans le schéma représenté à la figure 1, le dispositif 14 d'alimentation électrique est agencé sous un plancher de la cabine 16 centrale du véhicule 10. 30 En variante, le dispositif d'alimentation électrique pourra être agencé en tout autre endroit adapté du véhicule, par exemple sous le plancher du coffre arrière du véhicule.

Par la suite, on comprendra que le terme "batterie" est employé pour désigner un ensemble monobloc d'alimentation électrique comportant un ou plusieurs accumulateurs d'électricité qui sont connectés électriquement en série.

Le dispositif 14 d'alimentation comporte deux types de batteries différentes : - au moins une batterie 18 électrique à densité énergétique élevée, dite "batterie 18 d'énergie" ; - au moins une batterie 20 électrique à densité de puissance élevée, dite "batterie 20 de puissance". Les batteries 18 d'énergie sont des batteries présentant une densité d'énergie très importante, par exemple de l'ordre de 400 Wh.kg-1, mais une densité de puissance relativement faible, par exemple de l'ordre de 100 W.kg-1. Il s'agit par exemple d'une batterie dans laquelle les accumulateurs sont au "Zinc-air" qui comporte de l'oxyde de zinc réagissant avec l'oxygène de l'air. La batterie 20 de puissance présente une densité énergétique inférieure à celle de la batterie 18 d'énergie, mais elle présente une densité de puissance supérieure à celle de la batterie 18 d'énergie. Ainsi, une batterie 20 de puissance présente une densité de puissance très importante, par exemple entre 2000 et 5000 W.kg-1, mais une faible densité d'énergie, par exemple entre 5 et 20 Wh.kg-1. Il s'agit par exemple d'une batterie 20 dans laquelle les accumulateurs sont formés par des supercondensateurs. Un tel dispositif 14 d'alimentation dit "hybride" permet ainsi de bénéficier d'une capacité de stockage très élevée grâce aux batteries 18 d'énergie, tout en conservant la capacité de fournir une puissance instantanée élevée au moteur 12, par exemple entre 60 et 80 kW, grâce à la batterie 20 de puissance. Chaque batterie 18 d'énergie permet par exemple de stocker 10kWh, conférant ainsi une autonomie de 75 km au véhicule 10, qui est ici une berline. Ainsi, lorsque le dispositif 14 d'alimentation comporte trois batteries 18 d'énergie, le véhicule 10 a une autonomie de 225 km. En référence à la figure 2, le dispositif 14 d'alimentation comporte un boîtier 22 commun dans lequel sont logées chaque batterie 18 d'énergie et chaque batterie 20 de puissance. Le boîtier 22 est susceptible d'être monté de manière amovible dans le véhicule 10. A cet effet le boîtier 22 comporte une interface 24 générale de liaison permettant une liaison mécanique et fonctionnelle amovible avec le véhicule 10.

L'interface 24 générale est agencée sur un côté 26 du boîtier 22 parallélépipédique. Le dispositif 14 d'alimentation comporte aussi une platine (non représentée) générale de liaison qui est fixée dans le véhicule 10. Cette platine générale de liaison comporte des contreparties qui sont destinées à être emboîtées avec des organes de liaison fonctionnelle de l'interface 24 générale, comme cela sera expliqué plus en détails par la suite. L'interface 24 générale du boîtier 22 comporte ainsi des moyens de guidage mécanique qui se présentent sous la forme de pions 28 de guidage qui sont destinés à être reçus dans des orifices de guidage complémentaires de la platine générale afin de guider le mouvement de montage du boîtier 22 sur la platine générale en translation selon une direction de montage. Le boîtier 22 est susceptible d'être fixé rapidement en position montée sur la platine générale par l'intermédiaire d'un système d'attache rapide formé de brides (non représentées) de fixation, par exemple par vissage ou par encliquètement élastiques d'éléments d'emboîtement de forme complémentaires. L'interface 24 générale comporte des moyens de connexion 30 électrique à haute tension avec le circuit électrique d'alimentation du moteur 12 électrique du véhicule 10. Les moyens de connexion électrique comportent un premier connecteur 30 électrique à haute tension qui est destiné à être emboîté avec une contrepartie de la platine générale de liaison formée par un connecteur (non représenté) complémentaire. Ces moyens de connexion permettent de faire circuler un courant électrique à haute tension, par exemple entre 200 et 400 V, vers le moteur 12 électrique. Le premier connecteur 30 est destiné à être emboîté avec sa contrepartie selon la direction de montage déterminée précédemment. L'interface 24 générale comporte aussi des moyens de communication avec une unité électronique centrale de commande (non représentée) du véhicule 10. Cette unité centrale de commande est un organe électronique qui permet de superviser le fonctionnement de l'ensemble de la chaîne de traction du véhicule 10.

Les moyens de communications sont ici formés par un bus "CAN", acronyme de "Control Area Network". A cet effet, le dispositif 14 d'alimentation est destiné à être connecté électriquement avec un câble (non représenté) de commande du véhicule 10 par l'intermédiaire d'un deuxième connecteur 32 électrique à basse tension qui est destiné à être emboîté avec une contrepartie de la platine générale de liaison du véhicule 10 formée par un connecteur (non représenté) complémentaire. Le deuxième connecteur 32 est destiné à être emboîté avec sa contrepartie selon la direction de montage déterminée 25 précédemment. En plus du bus CAN, les moyens de communication sont ici doublés par un circuit électrique à basse tension, par exemple inférieur à 14 V, qui est destiné à être connecté à un circuit électrique de commande à basse tension du véhicule 10. Ceci 30 permet ainsi d'assurer une communication entre le dispositif 14 d'alimentation et l'unité centrale de commande du véhicule 10 même en cas de défaillance du bus CAN. Le circuit électrique basse tension permet également d'alimenter les capteurs et actionneurs du dispositif 14 d'alimentation. A cet effet, le dispositif 14 d'alimentation est destiné à être connecté électriquement avec le circuit électrique de commande du véhicule 10 par l'intermédiaire d'un troisième connecteur 34 électrique qui est destiné à être emboîté avec une contrepartie de la platine générale de liaison du véhicule 10 formée par un connecteur (non représenté) complémentaire. Le troisième connecteur 34 est destiné à être emboîté avec 10 sa contrepartie selon la direction de montage déterminée précédemment. Les batteries 18, 20, ainsi que certains équipements électroniques contenus dans le boîtier 22 sont susceptibles de dégager de la chaleur lors du fonctionnement du véhicule 10. Or, 15 une augmentation trop importante de la température dans le boîtier 22 peut aboutir à la détérioration de certains composants électroniques, ainsi qu'à la dégradation de la durée de vie des batteries 18, 20. En outre, chaque type de batterie fonctionne de manière 20 optimale dans une plage de température donnée. Ainsi, une batterie au "Lithium-ion" présente une plage de fonctionnement optimal comprise entre 10°C et 40°C. Pour résoudre ce problème, le dispositif 14 d'alimentation comporte des moyens de régulation de la température des 25 batteries 18, 20. Les moyens de régulation comportent un réseau 36 fluidique interne de canalisation pour faire circuler un fluide caloporteur. Le réseau 36 comporte au moins un échangeur de chaleur qui est agencé à l'intérieur du boîtier 22 pour permettre la 30 régulation en température de ce dernier. Le réseau 36 de canalisation est destiné à être raccordé à un circuit fluidique de régulation thermique du véhicule 10 par l'intermédiaire de l'interface 24 générale. Le circuit fluidique de régulation thermique du véhicule 10 comporte par exemple une pompe pour faire circuler le fluide caloporteur et un condensateur. Le réseau 36 fluidique interne est destiné à être raccordé au circuit fluidique de régulation du véhicule 10 par l'intermédiaire de moyens de raccord rapide. A cet effet, l'interface 24 générale de connexion comporte un orifice 38 d'entrée et un orifice 40 de sortie du réseau 36 fluidique interne. Les orifices 38, 40 d'entrée et de sortie sont réalisés par des embouts (non représentés) de raccordement, mâles ou femelles, qui sont susceptibles d'être emboîtés dans des contreparties de la platine générale de liaison formées par des embouts de forme complémentaire. Les embouts sont destinés à être emboîtés avec leur contrepartie selon la direction de montage déterminée précédemment.

Les embouts de l'interface 24 générale et ceux de la platine générale comportent des moyens (non représentés) d'obturation automatique, dits auto-obturant, qui sont commandés automatiquement entre une position d'obturation des orifices d'entrée et de sortie du fluide caloporteur lorsque les embouts complémentaires ne sont pas raccordés afin d'éviter les fuites de fluide caloporteur, et une position totalement ouverte lorsque les embouts complémentaires sont raccordés l'un à l'autre afin de permettre la circulation du fluide caloporteur entre le circuit fluidique de régulation du véhicule 10 et le réseau 36 fluidique interne du dispositif 14 d'alimentation. Les moyens d'obturation sont par exemple réalisés par des clapets qui sont rappelés élastiquement vers leur position d'obturation et qui sont susceptibles d'être poussés vers leur position d'ouverture par l'embout complémentaire.

Les premier, deuxième et troisième connecteurs 30, 32, 34 électriques ainsi que les moyens 38, 40 de raccord rapides sont conçus pour être branchés simultanément avec leur contrepartie complémentaire de la platine générale du véhicule 10 selon la même direction d'emboîtement que celle des pions de guidage. Ainsi, les connexions électriques haute et basse tension ainsi que le raccordement au circuit fluidique de régulation thermique sont effectuées en un seul mouvement de translation du boitier 22 qui est guidé par les pions 28 lors du montage du boîtier 22 dans le véhicule 10. En variante, le refroidissement des batteries est réalisé au moyen d'un ventilateur qui est agencé à l'intérieur du boîtier. En outre, le boîtier 22 comporte une pluralité 10 d'emplacements 42 dont chacun est destiné à recevoir de manière amovible une batterie 18 d'énergie. Chaque emplacement 42 comporte des moyens de fixation mécanique amovible d'une batterie 18 d'énergie dans le boîtier 22. Il s'agit ici de moyens de fixation rapides, par exemple au 15 moyen de brides de fixation pour permettre un remplacement 42 rapide et aisé de chaque batterie 18 d'énergie. Chaque emplacement 42 comporte une interface 44 individuelle de liaison avec une face de liaison de la batterie 18 d'énergie. Cette interface 44 individuelle de liaison comporte des 20 moyens de connexion électriques et hydrauliques qui sont analogues à ceux de l'interface 24 générale de liaison. Nous décrirons donc succinctement ces moyens de liaison, la description détaillée de l'interface 24 générale étant applicable aux moyens de liaison de l'interface 44 individuelle. 25 Sur la figure 2, pour des raisons de clarté, les différents organes de connexion et de raccordement sont répartis sur plusieurs faces de chaque batterie. On comprendra néanmoins que l'interface 44 individuelle formée par une face unique qui est agencé contre une face unique de liaison de la batterie 18 30 d'énergie pour en faciliter le montage dans son emplacement 42. Toutes les interfaces 44 individuelle étant identique, seule une interface 44 individuelle sera décrite par la suite, la description étant applicable aux autres interfaces individuelles.

En variante, la batterie de puissance est aussi montée de manière amovible dans un emplacement associé du boîtier. A cet effet, le boîtier comporte une interface individuelle de liaison avec la batterie de puissance qui est identique à celle de la batterie d'énergie et qui procure les mêmes avantages. L'interface 44 individuelle comporte des pions (non représentés) de guidage en translation selon une direction d'insertion de la batterie pour le montage de la batterie 18 d'énergie dans son emplacement 42.

L'interface 44 individuelle comporte des moyens de connexion électrique à haute tension des pôles de chaque batterie 18 avec la liaison haute tension de l'interface 24 générale du boîtier 22. Les moyens de connexion sont formés par un premier connecteur 46 analogue au premier connecteur 30 de l'interface 24 générale. Les moyens de connexion sont reliés électriquement en parallèle avec le premier connecteur 30 de l'interface 24 générale. La batterie de puissance 20 est aussi reliée électriquement en parallèle avec l'interface 24 générale. Ainsi, Toutes les batteries 18, 20 sont ainsi connectées en parallèle avec l'interface 24 générale. Ceci permet d'assurer l'alimentation en électricité du véhicule 10 lorsqu'une batterie 18, 20 est défaillante ou absente.

Les batteries 18 d'énergie présentent une tension inférieure à celle de la batterie 20 de puissance. Pour éviter que le courant électrique ne reflue depuis la batterie de puissance 20 vers les batteries d'énergie 18, du fait de la différence de tension délivrée par ces deux types de batteries, chaque batterie 18 d'énergie est raccordée à l'interface 24 générale par l'intermédiaire d'un convertisseur 48 de courant continu qui est interposé entre ladite batterie 18 d'énergie et la batterie 20 de puissance.

Le dispositif 14 d'alimentation est ici équipé d'un convertisseur 48 commun à toutes les batteries 18 d'énergie. Les batteries 18 d'énergie sont ainsi chacune connectées en parallèle au convertisseur 48 de tension, tandis que le convertisseur 48 de tension est lui-même connecté à l'interface 24 générale en parallèle avec la batterie 20 de puissance. La batterie 20 de puissance présente une tension qui est compatible avec celle du moteur 12 de traction, il n'est donc pas ici nécessaire de convertir la tension de celle-ci.

En variante non représentée de l'invention, chaque batterie d'énergie est connectée à un convertisseur de tension individuel. Ce convertisseur de tension peut avantageusement être shunté de manière à permettre de remplacer une batterie d'énergie par une batterie de puissance, par exemple pour des véhicules nécessitant une plus grande puissance. Chaque interface 44 individuelle comporte en outre un deuxième moyen 50, 51 de connexion électrique à basse tension de manière à permettre le raccordement de la batterie 18 avec une unité 52 locale de commande du dispositif 14 d'alimentation.

L'unité 52 locale de commande a une fonction similaire à celle de dispositifs de gestion connus pour des batteries non hybrides. Ces dispositifs de gestion sont plus connus sous l'appellation anglo-saxonne "Battery Management System" ou par son acronyme "BMS". L'unité 52 locale de commande permet ainsi de protéger chaque batterie 18, 20 en évitant notamment des surtensions ou des surchauffe. Cette unité 52 locale de commande, aussi désignée par les termes "pack management system" ou par son acronyme "PMS", comporte des moyens électroniques de calcul, tel qu'un microprocesseur, et des moyens de stockage de données permanent (mémoire "ROM") et/ou provisoire (mémoire "RAM"). Cette unité 52 locale de commande permet ainsi de contrôler : - la tension de chaque batterie 18, 20 ; - l'état de charge de chaque batterie 18, 20 ; - l'état de fonctionnement et le vieillissement de chaque batterie 18, 20 ; - la température des batteries 18, 20, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs capteurs de température, comme cela sera expliqué par la suite. A ces fins, l'unité 52 locale de commande est connectée aux autres organes du boîtier 22, notamment au convertisseur 48 de tension. L'unité 52 locale commande l'équilibrage des charges de chaque batterie pour éviter les disparités importantes. L'unité 52 locale de commande permet aussi de calculer pour chaque batterie 18, 20 les puissances acceptables en charge et en décharge. Cette unité 52 locale de commande permet ainsi de communiquer avec l'unité centrale de commande du véhicule 10. Les interfaces 44 individuelles sont connectés en parallèle à l'unité 52 électronique locale de commande qui est commune à toutes les batteries 18, 20. L'unité 52 locale de commande est elle-même connectée avec les deuxième et troisième connecteurs 32, 34 de l'interface 24 générale. Du fait de sa position, les informations concernant chacune des batteries 18, 20 sont tout d'abord traitées par l'unité locale de commande qui envoie ensuite le résultat de ce traitement à l'unité centrale de commande par l'intermédiaire du bus CAN et du circuit électrique à basse tension. Comme pour l'interface 24 générale, l'interface 44 individuelle comporte un deuxième connecteur 50 électrique à basse tension et un troisième connecteur 51 électrique à basse tension. Chaque batterie 18, 20 communique avec l'unité 52 locale de commande par l'intermédiaire d'un bus "CAN". A cet effet, le deuxième connecteur 50 à basse tension est connecté électriquement avec l'unité 52 locale de commande par l'intermédiaire d'un câble de commande. Le deuxième connecteur 50 électrique à basse tension est destiné à être emboîté avec une contrepartie de la de la batterie 18, 20 formée par un connecteur (non représenté) complémentaire. Le deuxième connecteur 32 est destiné à être emboîté avec sa contrepartie selon la direction d'insertion déterminée précédemment.

Comme pour l'interface 24 générale, chaque batterie 18, 20 communique aussi avec l'unité 52 locale de commande par l'intermédiaire d'un circuit électrique à basse tension. Ceci permet ainsi d'assurer une communication entre chaque batterie 18, 20 et l'unité 52 locale de commande du véhicule 10 même en cas de défaillance du bus CAN. A cet effet, l'interface 44 individuelle est destinée à être connecté électriquement avec la batterie 18, 20 associée par l'intermédiaire d'un troisième connecteur 51 électrique à basse tension qui est destiné à être emboîté avec une contrepartie de la batterie 18, 20 formée par un connecteur (non représenté) complémentaire. Le troisième connecteur 51 est destiné à être emboîté avec sa contrepartie selon la direction d'insertion déterminée précédemment.

Pour maintenir la température des batteries 18, 20 dans une plage de fonctionnement optimal, le réseau 36 de fluide caloporteur alimente en parallèle des échangeurs de chaleur individuels (non représentés) chacun associé à un emplacement. Chaque batterie 18, 20 est ici équipée d'un échangeur de chaleur intégré à sa structure. L'échangeur de chaleur comporte un orifice 54 d'entrée du fluide caloporteur et d'un orifice 56 de sortie du fluide caloporteur. Ces orifices 54, 56 sont chacun raccordés de manière amovible au réseau 36 fluidique de l'emplacement 42 associé par l'intermédiaire de moyens de raccord rapides auto-obturant (non représentés) comme décrits précédemment. Ainsi, la batterie 18, 20 et l'interface 44 individuelle comportent chacun des embouts de raccordement de formes complémentaires. Contrairement à ce qui est représenté à la figure 2, les moyens de raccord rapide sont agencés sur la même face de la batterie que les connecteurs 46, 50, 51. En variante, les batteries ne sont pas équipées d'échangeur de chaleur intégré. L'échangeur de chaleur est alors réalisé dans le boîtier. Chaque emplacement est équipé d'un échangeur de chaleur qui est destiné à échanger de la chaleur avec la batterie logée dans ledit emplacement. En ce cas, l'interface individuelle ne comporte bien évidemment pas de moyens de raccordement avec le réseau 36 fluidique. Pour permettre la régulation de la température des batteries 18, 20, le boîtier 22 est équipé d'au moins un capteur de température qui transmet la mesure de la température à l'intérieur du boîtier 22 à l'unité locale de commande. Le capteur est par exemple agencé dans une canalisation du réseau 36 fluidique interne de manière à mesurer la température du fluide caloporteur à proximité de la sortie du dispositif 14 d'alimentation. En outre, au moins une vanne 58 de régulation à débit commandé est interposée dans une canalisation du réseau 36.

Chaque vanne 58 est susceptible d'être commandée automatiquement par l'unité locale de commande en fonction de la température des batteries 18, 20. Il s'agit par exemple d'une électrovanne 58. Dans l'exemple représenté à la figure 2, le dispositif 14 30 d'alimentation comporte deux vannes 58 qui sont agencée dans une canalisation 60 commune d'arrivée et dans une canalisation 62 commune de sortie.

Le signal de commande des vannes 58 est par exemple envoyé par l'unité locale de commande par l'intermédiaire d'un câble appartenant au réseau 36 "CAN". En variante non représentée de l'invention, les moyens de régulation permettent de réguler individuellement la température de chaque batterie. En ce cas, un capteur de température est agencé à proximité de la sortie de fluide caloporteur de chaque batterie afin de permettre de connaître la température de chacune des batteries. Les électrovannes sont alors agencées de manière io à réguler le débit de fluide caloporteur individuellement dans chacune des batteries. Les moyens de régulation permettent ainsi de maintenir les batteries 18, 20 dans leur plage optimale de température en refroidissant les batteries 18, 20 ou en les réchauffant. 15 Comme pour l'interface 24 générale, chaque interface 44 individuelle est conçue de manière que les connecteurs et les raccords rapides soient emboîtés avec leur contrepartie en un seul mouvement de translation selon la direction d'insertion de la batterie 18, 20. 20 Le dispositif 14 d'alimentation ainsi réalisé permet de remplacer rapidement un ensemble de batteries usagées en substituant le boîtier 22 par un autre boîtier 22 identique préalablement équipé de batteries 18, 20 chargées. En outre, le dispositif 14 d'alimentation permet de moduler 25 très simplement l'autonomie du véhicule 10. Du fait de la connexion en parallèle des batteries 18 d'énergie, l'autonomie maximale conférée par le dispositif 14 d'alimentation au véhicule (10) est sensiblement égal au nombre d'emplacements 42 multiplié par l'autonomie conférée individuellement par chaque 30 batterie 18 d'énergie. Ainsi, lorsque le véhicule 10 doit être utilisé pour des déplacements longs requérant une grande autonomie, tous les emplacements 42 du boîtier 22 sont occupés par une batterie 18 d'énergie. C'est le cas par exemple pour des déplacements occasionnellement long, par exemple pour des départs en vacances. En revanche, lorsque le véhicule 10 requiert une autonomie de déplacement susceptible d'être fournie par un nombre déterminé de batteries 18 d'énergie qui est inférieur au nombre d'emplacements 42, le boîtier 22 est monté et utilisé dans le véhicule 10 avec le nombre de batteries 18 d'énergie déterminé, les emplacements 42 surnuméraires étant laissés libres. C'est le cas par exemple, lorsque le véhicule 10 ne doit effectuer que des trajets courts pendant une longue période. Certains emplacements 42 du boîtier 22 sont alors laissés libres. Le boîtier 22 ne comporte par exemple qu'une batterie 18 d'énergie. Ceci permet avantageusement de réduire la consommation électrique du véhicule 10 en allégeant considérablement le poids du boîtier 22 équipé, une batterie 18 pouvant peser jusqu'à plus de 100 kg. De plus, le coût d'un boîtier 22 équipé pour de court trajet serait bien entendu moins cher que celui d'un boîtier 22 équipé pour un trajet plus long. En outre, le type de technologie utilisé pour les batteries 18 d'énergie pourra dépendre de l'autonomie recherchée. Ainsi, pour un trajet ne dépassant pas 200 km, on privilégiera l'utilisation de batteries 18 d'énergie au "Lithium-ion", qui est rechargeable électriquement par exemple par freinage récupératif. Pour un trajet dépassant 200 km, on utilisera avantageusement des batteries 18 d'énergie au "Zinc-air" qui ont une densité d'énergie plus importante que les batteries 18 au "Lithium-ion" mais qui en revanche ne sont pas rechargeables électriquement.

Une telle modularité est possible grâce aux moyens de raccords auto-obturant pour le réseau 36 de régulation thermique. En outre, l'unité locale de commande est programmée pour détecter la présence d'une batterie dans chaque emplacement 42 par l'intermédiaire des moyens de communication. Une telle modularité est par exemple très appréciable pour la gestion d'une flotte de véhicules à usage commercial. Il est ainsi possible d'équiper chaque véhicule d'un boîtier 22 configuré pour l'autonomie requise, évitant ainsi des dépenses inutiles.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (14) d'alimentation en électricité destiné à être embarqué à bord d'un véhicule (10) automobile pour l'alimentation en électricité du moteur (12) électrique de traction du véhicule (10) automobile, le dispositif (14) comportant : - au moins une batterie (18) électrique à densité énergétique élevée, dite "batterie (18) d'énergie" ; - au moins une batterie (20) électrique à densité de puissance élevée, dite "batterie (20) de puissance", qui présente une densité énergétique inférieure à celle de la batterie (18) d'énergie et qui présente une densité de puissance supérieure à celle de la batterie (18) d'énergie ; caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (22) commun dans lequel sont logées chaque batterie (18) d'énergie et chaque batterie (20) de puissance, le boîtier (22) comportant une interface (24) générale de liaison permettant une liaison mécanique avec le véhicule (10), et l'interface (24) générale comportant un connecteur (30) électrique à haute tension avec le véhicule (10) pour l'alimentation du moteur (12).
2. 2. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier (22) comporte une pluralité d'emplacement (42) dont chacun est destiné à recevoir de manière amovible une batterie (18) d'énergie, chaque emplacement (42) comportant des moyens de fixation mécanique amovible de la batterie (18) d'énergie dans le boîtier (22).
3. 3. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque emplacement (42) comporte une interface (44) individuelle de liaison avec la batterie (18) d'énergie qui comporte des moyens (46) de connexion électrique des pôles de la batterie (18) d'énergie associée qui sont connectés électriquement avec le connecteur (30) à haute tension de l'interface (24) générale du boîtier (22).
4. 4. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (46) de connexion à haute tension des interfaces (44) individuelles de chaque emplacement (42) sont connectés en parallèle avec le connecteur (30) à haute tension de l'interface (24) générale par l'intermédiaire de moyens (48) de conversion de la tension électrique.
5. 5. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur (48) de tension commun à toutes les interfaces (44) individuelles qui est fixé dans le boîtier (22).
6. 6. Dispositif (14) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque emplacement (42) comporte un convertisseur individuel de tension.
7. 7. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la batterie (20) de puissance est connectée directement au connecteur (30) à haute tension de l'interface (24) générale en parallèle par rapport aux batteries (18) d'énergie.
8. 8. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque interface (44) individuelle comporte des moyens (50, 51) de connexion électrique de la batterie (18) associée avec une unité (52) locale électronique de commande.
9. 9. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'interface (24) générale comporte des moyens (32, 34) de connexion électrique de l'unité (52) locale électronique de commande avec un circuit électrique de commande du véhicule (10).
10. 10. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (36, 58) de régulation de la température des batteries (18, 20).
11. 11. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (36, 58) de régulation comportent un réseau (36) fluidique de circulation d'un fluidecaloporteur qui est destiné à être raccordé à un circuit de régulation thermique du véhicule (10) par l'intermédiaire moyens de raccordement de l'interface (24) générale.
12. 12. Dispositif (14) selon la revendication précédente, 5 caractérisé en ce que le réseau (36) de fluide caloporteur alimente en parallèle un échangeur de chaleur de chaque emplacement (42).
13. 13. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est intégré à la 10 structure de chaque batterie (18, 20), ladite batterie (18) étant munie d'un orifice (54) d'entrée du fluide caloporteur et d'un orifice (56) de sortie du fluide caloporteur qui sont chacun reliés de manière amovible au réseau (36) fluidique par l'intermédiaire de moyens de raccordement rapides auto-obturant de l'interface 15 (44) individuelle.
14. 14. Dispositif (14) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent des moyens de mesure de la température dans le boîtier (22), ainsi que des vannes (58) de régulation qui sont 20 interposées dans le réseau (36) fluidique et qui sont commandées automatiquement en fonction de la température mesurée.
15. 15. Procédé de mise en oeuvre du dispositif (14) d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, l'autonomie maximale conférée par le dispositif (14) étant égal au 25 nombre d'emplacements (42) multiplié par l'autonomie conférée par chaque batterie (18) d'énergie, caractérisé en ce que, lorsque le véhicule (10) requiert une autonomie de déplacement susceptible d'être fournie par un nombre déterminé de batteries (18) d'énergie inférieur au nombre d'emplacements (42), le boîtier 30 (22) est monté et utilisé dans le véhicule (10) avec le nombre de batteries (18) déterminé, les emplacements (42) surnuméraires étant laissés libres.