FR3113262A1 - Engin de chantier électrifié supportant un élément d’énergie auxiliaire. - Google Patents

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Abstract

Engin de chantier (1) dont l’énergie d’actionnement est électrique et qui comprend : une source d’énergie (2) pour une ou des unité(s) de génération de puissance électrique principale(s) pour fournir la puissance nécessaire à actionner les mouvements de l’engin (1) ; un élément d’énergie auxiliaire (3) pour fournir une puissance électrique supplémentaire ; un support ou un logement pour l’élément d’énergie auxiliaire (4). L’élément d’énergie auxiliaire (3) peut être utilisé pour l’actionnement d’un outil (5), pour fournir une autonomie supplémentaire à l’engin (1) ou pour recharger la ou les sources d’énergie (2) alimentant l’unité ou les unités de génération de puissance électrique principale. Figure à publier pour l’abrégé : Figure 1

Description

Engin de chantier électrifié supportant un élément d’énergie auxiliaire.
L’objet de la présente invention vise donc à pallier aux inconvénients de l’art antérieur en proposant un engin de chantier supportant un ou plusieurs élément(s) d’énergie auxiliaire, permettant à l’utilisateur d’obtenir rapidement une quantité d’énergie supplémentaire, qui peut venir en complément pour augmenter l’autonomie de la source d’énergie principale, en supplément pour alimenter un outil ou en substitution d’un éventuel chargeur fixe ou mobile par l’action de recharge de la source d’énergie d’une ou plusieurs unité(s) de génération de puissance électrique principale(s). Un autre objectif de l’invention est de réduire le risque lors de la manutention de sources ou d’éléments de stockage d’énergie.
  • L’énergie auxiliaire assignée à l’invention est apportée par un ou plusieurs éléments d’énergie auxiliaire, échangeable(s) et pouvant être manutentionné(s), caractérisé(s) en ce que :
    • le ou les élément(s) d’énergie auxiliaire comprend un élément de stockage d’énergie, chimique solide, liquide ou gazeux ;
    • le ou les élément(s) d’énergie auxiliaire comprend un élément de conversion en énergie électrique lorsque cela est nécessaire ;
    • le ou les élément(s) d’énergie auxiliaire ayant une forme et un poids permettant sa manutention ;
    • l’engin comporte au moins un système de sécurisation d’élément(s) d’énergie auxiliaire de type contacteur, relais ou coupe-circuit ;
    • l’engin comporte au moins un système de connexion permettant les connexions et déconnexions multiples à (aux) élément(s) d’énergie auxiliaire ;
    • l’engin permet d’utiliser l’énergie apportée par le ou les élément(s) d’énergie auxiliaire de manière indépendante pour alimenter un outil ;
    • l’engin permet d’utiliser l’énergie apportée par le ou les élément(s) d’énergie auxiliaire de manière indépendante pour recharger sa source d’énergie principale ;
    • l’engin permet son utilisation normale concomitante à la recharge de sa source d’énergie principale par l’énergie issue du ou des élément(s) d’énergie auxiliaire ;
    • l’engin permet l’utilisation de l’énergie issue d’un ou plusieurs élément(s) d’énergie auxiliaire en complément de l’énergie apportée par sa source d’énergie principale et de manière simultanée, périodique ou occasionnelle ;
    • l’engin permet une manutention, connexion et déconnexion d’un ou plusieurs élément(s) d’énergie auxiliaire par lui-même ou par un système externe ou de manière manuelle ;
    • l’engin permet un fonctionnement sans la présence d’élément(s) d’énergie auxiliaire, même en-dehors des périodes de manutention de ce(s) dernier(s) ;
Ainsi l’utilisation de l’engin de chantier électrifié se voit allongée par l’augmentation de son autonomie, suite à ajout d’un ou des élément(s) d’énergie auxiliaire, son (ou leur) échange ou son (ou leur) utilisation en tant que source d’énergie pour recharger sa source d’énergie principale.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, un élément d’énergie auxiliaire est constitué d’une batterie de petite taille, changeable manuellement par l’utilisateur, et alimentant un outil porté par l’engin.
Selon un autre exemple de mise en œuvre de l’invention, un élément d’énergie auxiliaire est constitué d’une batterie de taille moyenne ou importante, nécessitant une manutention pour être échangée.
Selon un exemple supplémentaire de mise en œuvre de l’invention, un ou plusieurs éléments d’énergie auxiliaire peuvent être manutentionné par l’engin pour son échange, ce dernier étant alimenté par une ou des unité(s) de génération de puissance électrique principale(s). La connexion et déconnexion pouvant nécessiter ou non l’intervention de l’utilisateur.
Enfin, parmi les nombreux autres avantages de l’invention, un ou des élément(s) d’énergie auxiliaire peuvent comporter des éléments de connexion et de guidage sur plusieurs faces pour être installé selon plusieurs positions.
Cette architecture permet également une réduction des risques de manutention du fait de la taille limitée de l’élément d’énergie auxiliaire.
La présente invention concerne le domaine technique des engins de travaux publics. Elle a trait à un engin de chantier utilisé par exemple dans le cadre de chantiers en milieu périlleux, de chantiers urbains, de travaux ferroviaires, de chantiers nécessitant un faible niveau d’émissions.
L’invention concerne plus particulièrement l’utilisation d’un élément d’énergie auxiliaire par l’engin de chantier comme source d’énergie.
L’invention concerne plus particulièrement l’utilisation d’un élément d’énergie auxiliaire pour alimenter un outil ou pour augmenter l’autonomie de l’engin en combinant cette source d’énergie à la (ou aux) source(s) d’énergie principale(s) ou pour recharger la (ou les) source(s) d’énergie principale(s)
Etat de la technique
Les engins de chantier ou de travaux publics du type engins élévateurs, chargeurs ou de manutention, du type engins de terrassement chargeur-excavateur ou analogue peuvent être électrifiés et comprennent soit un système de stockage électrique du type batterie ou super-condensateurs soit une source d’énergie électrique du type pile à combustible.
L’autonomie de ces engins est limitée et demande un approvisionnement régulier en énergie.
Pour pallier à cette limitation, certains engins incorporent en saillie de la carrosserie une fiche de service permettant la charge ou l’alimentation à l’arrêt ou en fonctionnement restreint.
Pour pallier à la limitation d’autonomie, certains engins incorporent une batterie supplémentaire permettant d’alimenter en courant alternatif un outil, et donc limiter l’utilisation de l’alimentation principale en courant continu.
Pour pallier à la limitation d’autonomie, certains engins incorporent également une alimentation principale interchangeable ou composée d’une multitude de batteries fixes, augmentant ainsi l’autonomie globale.
Toutes ces solutions permettent l’actionnement (hydraulique ou électrique) de l’engin avec ses outils et de manière sécurisée par l’alimentation principale.
Il existe donc un besoin pour augmenter l’autonomie de l’engin, et plusieurs constructeurs ont tenté d’y pallier, le plus souvent en s’offrant la possibilité d’obtenir instantanément ou par le bien d’un échange, de l’énergie supplémentaire.
Le document WO2020035990A1 présente un dispositif permettant d’utiliser une batterie supplémentaire attachée sur un support de carrosserie et permettant d’alimenter un outil externe à usage concomitant à l’engin de chantier ou non, alimenté en courant alternatif. Cette solution permet donc d’utiliser moins d’énergie sur la source d’énergie principale.
Néanmoins le changement de batterie inhérent à l’utilisation prolongée de l’outil nécessite une déconnexion manuelle de la batterie auxiliaire, cette dernière incorporant un convertisseur permettant le passage en courant alternatif. De plus, en cas de batterie vide, l’engin ne peut utiliser son énergie principale pour alimenter l’outil, même s’il en dispose en quantité suffisante.
Le changement d’un outil, si la connectique n’est pas incorporée à son support, peut vite devenir fastidieux : un utilisateur peut dans une journée être amené à en changer des dizaines de fois. Ainsi la présence d’une batterie supplémentaire à déconnecter et reconnecter à chaque changement restreint fortement sa liberté d’action.
Dans le document WO202005916A1, le Demandeur a décrit une architecture permettant l’échange de la batterie constituant l’alimentation principale. Cet échange est mécaniquement réalisable par l’ajout de connectiques permettant des connexions et déconnexions multiples.
Le Demandeur impose une limite de poids à l’alimentation principale en imposant son caractère échangeable et limite de fait l’autonomie. De plus, aucun actionnement n’est possible durant l’opération, l’engin ne disposant plus d’énergie d’actionnement. Un effet collatéral de ce dispositif est l’augmentation du risque encouru par les personnels présents lors de l’échange : en cas d’endommagement de la batterie lors de la manutention, les effets potentiellement dangereux sont décuplés par la taille de la batterie.
Le dispositif présenté par le Demandeur dans le document WO2020054092A1 permet un apport d’énergie par une source d’énergie externe au système (par exemple par le réseau électrique ou par le biais d’un générateur mobile).
Le fait qu’un câble électrique relie l’engin à une source externe d’énergie, occasionnellement ou de manière continue, restreint sa mobilité et les possibilités offertes à l’utilisateur lorsque l’engin est connecté.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d’exemple non limitatifs, dans lesquels :
est une vue schématique d’un engin électrifié équipé d’un élément d’énergie auxiliaire ;
est une vue schématique d’un cas d’utilisation lors de l’échange d’un l’élément d’énergie auxiliaire ;
est une vue schématique du circuit de l’énergie issue d’éléments d’énergie auxiliaire dans le cas d’un élément de stockage d’énergie électrique auxiliaire ;
présente l’installation d’éléments d’énergie auxiliaire dans un compartiment, ayant plusieurs orientations d’installation dont un logement est disponible.
Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques sur plusieurs figures distinctes, sont affectés d’une même référence numérique ou alphanumérique.
L’engin de chantier électrifié (1) selon l’invention tel que représenté comportant un élément d’énergie auxiliaire de type batterie sur la est prévu, par exemple pour des travaux d’excavation. L’engin représenté figure donc un exemple d’engin électrifié, qui pourrait tout aussi bien être un engin de transport de matériaux sur chantier ou un engin de terrassement.
Le symbole de batterie présenté sur la indique un des emplacements et orientation où le fabricant d’engin peut par exemple placer le ou les éléments d’énergie auxiliaire (3) pour rendre l’énergie du ou des éléments d’énergie auxiliaire disponibles pour l’engin de chantier électrifié (4). D’autres emplacements peuvent être choisis, comme le montre la . L’emplacement où se situe le ou les éléments d’énergie auxiliaire peut être par exemple sur un (ou des) supports, ou par exemple dans un (ou des) logements comme présenté dans la .
L’orientation du ou des éléments d’énergie auxiliaire à leur emplacement fonctionnel (4) (logement(s) ou support(s)) peut par exemple être multiple, comme présenté sur la , où les polarités des éléments d’énergie auxiliaire (3) du bas sont mécaniquement orientées différemment de celle de l’élément d’énergie auxiliaire (3) logé en haut de l’exemple d’emplacement fonctionnel (4) présenté et composé de plusieurs logements, dont un n’est pas occupé par un élément d’énergie auxiliaire (3), tout en restant fonctionnel.
La manutention d’un ou des éléments d’énergie auxiliaire pour leur remplacement ou leur échange, passe par une phase de déconnexion et d’extraction, par exemple effectuée de manière concomitante par l’engin lui-même comme représenté sur la , où l’engin de chantier électrifié (1) utilise par exemple un de ses organes pour retirer un ou des éléments d’énergie auxiliaire (3) de leur emplacement fonctionnel (4). L’opération inverse (connexion et mise en place) peut par exemple se dérouler dans le sens inverse de la représentation de la : l’engin de chantier électrifié (1) pousse par un de ses organes le ou les éléments d’énergie auxiliaire (3) dans leur logement (4). La présente un exemple où l’engin de chantier (1) utilise un de ses organes pour effectuer l’opération, mais l’engin peut également utiliser un outil spécialisé. L’actionnement de l’engin de chantier électrifié (1) est rendu possible par la présence d’une ou plusieurs unité(s) de génération de puissance électrique principale(s) alimenté(s) par une source d’énergie (2) intégrée à l’engin, qui reste opérationnelle pendant toute la durée des phases de manutention et de connexion et déconnexion du ou des élément(s) d’énergie auxiliaire.
Pour faciliter la manutention ou les opérations de connexion et déconnexion d’un ou plusieurs éléments d’énergie auxiliaire (3), l’emplacement fonctionnel (4) recueillant ces derniers peut par exemple être incliné, comme présenté dans la . Cet emplacement fonctionnel (4) peut par exemple être constitué d’un ou plusieurs supports ou logements ayant plusieurs orientations ou inclinaisons différentes.
Au vu des possibilités offertes par l’utilisation d’un ou plusieurs éléments d’énergie auxiliaire, le circuit de courant devra permettre celles que le fabricant aura choisies. La présente l’exemple d’un élément d’énergie auxiliaire (3) dans son logement (4) et fournissant une énergie sous forme de courant électrique à un système d’interconnexion (7) permettant de fournir ce courant soit à un outillage (5), soit à la source d’énergie (2) de l’alimentation principale qui est dans cet exemple une batterie, soit directement en complément de la source d’énergie de l’alimentation principale pour alimenter concomitamment le système d’actionnement (6) du ou des organes de l’engin de chantier électrifié (1). La source d’énergie (2) de l’alimentation principale peut également, notamment dans cet exemple, être utilisée pour alimenter un outil (5) simultanément ou non de l’alimentation de ce dernier par un ou des éléments d’énergie auxiliaire (3).
La présente un exemple à un système d’interconnexion (7) reliant un élément d’énergie auxiliaire (3). Il est également possible pour un tel système d’interconnexion (7) d’interfacer un ou plusieurs éléments d’énergie auxiliaire (3) ou par groupes d’éléments. Il est également possible d’utiliser plusieurs systèmes d’interconnexion (7).
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’emplacement fonctionnel (4) d’un élément d’énergie auxiliaire (3) constitue un logement permettant la manutention de l’élément d’énergie auxiliaire (3) par l’engin de chantier électrifié (1) lui-même. Le positionnement de ce logement (4) permet à l’utilisateur de ne pas sortir de la cabine lors de l’opération d’échange de l’élément d’énergie auxiliaire (3), grâce à l’utilisation d’une procédure automatisée de manutention, de connexion et de déconnexion de l’élément d’énergie auxiliaire (3). La procédure peut être semi-automatisée lors de la préhension de l’élément d’énergie auxiliaire (3) sur son lieu de transport ou de stockage et lors de la dépose de l’élément d’énergie auxiliaire (3) échangé ou remplacé sur son lieu de transport ou de stockage.
Il est évident que la présente description ne se limite pas aux exemples explicitement décrits, mais comprend également d’autres modes de réalisation et/ou de mise en œuvre. Ainsi, une caractéristique technique équivalente sans sortir du cadre de la présente invention et une étape décrite de mise en œuvre du procédé peut être remplacée par une étape équivalente sans sortir du cadre de l’invention.
Ainsi, l’invention peut être adaptée à tout type d’engins, et les engins peuvent comporter plusieurs ensembles d’emplacement (4) et d’éléments d’énergie auxiliaire (3) pouvant s’associer pour des opérations de transport, de manutention ou d’installation à leur emplacement opérationnel (4).

Claims (9)

  1. Engin de chantier électrifié (1) supportant un élément d’énergie auxiliaire (3) prévu pour fournir de l’énergie à la source d’énergie (2) d’une ou des unité(s) de génération de puissance électrique principale(s), en complément de la source d’énergie (2) pour alimenter une ou des unité(s) de génération de puissance électrique principale(s) ou à un outil (5),caractérisée en ce que:
    • l’élément d’énergie auxiliaire (3) comprend un système de stockage d’énergie ;
    • l’élément d’énergie auxiliaire (3) transmet l’énergie qu’il a stockée à un système d’interconnexion (7) sur l’engin de chantier électrifié (1) sous forme d’énergie électrique, au moyen de dispositifs de connexion électriques ;
    • l’élément d’énergie auxiliaire (3) a une forme et un poids permettant sa manutention ;
    • l’engin de chantier électrifié (1) et son emplacement opérationnel (4) accueillant l’élément d’énergie auxiliaire permettent une manutention, connexion et déconnexion de l’élément d’énergie auxiliaire (3) ;
    • l’engin de chantier électrifié (1) permet un fonctionnement sans la présence de l’élément d’énergie auxiliaire (3), même en-dehors des périodes de manutention de ce dernier (3) ;
  2. Engin de chantier électrifié (1) supportant un élément d’énergie auxiliaire (3) selon la revendication 1,caractérisé en ce quel’élément d’énergie auxiliaire est constitué par plusieurs éléments d’énergie auxiliaire.
  3. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) permet l’utilisation de l’énergie issue d’un ou plusieurs élément(s) d’énergie auxiliaire (3) en complément de l’énergie apportée par sa source d’énergie principale (2) et de manière simultanée, périodique ou occasionnelle ;
  4. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) permet indifféremment l’utilisation de l’énergie issue d’un ou plusieurs élément(s) d’énergie auxiliaire (3) de manière indépendante pour alimenter un outil (5) ou son propre réseau électrique pour l’alimenter (5) ;
  5. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) permet d’utiliser l’énergie apportée par un ou des élément(s) d’énergie auxiliaire (3) de manière indépendante pour recharger une source d’énergie (2) alimentant une ou des unité(s) de génération de puissance électrique principale(s) de l’engin de chantier électrifié (1).
  6. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon la revendication 5,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) permet son utilisation nominale pendant la recharge de sa source d’énergie principale (2) par l’énergie auxiliaire.
  7. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) permet une manutention, connexion et déconnexion de l’élément d’énergie auxiliaire (3) par lui-même (1) ou par un système externe ou de manière manuelle par un opérateur ou l’utilisateur ;
  8. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) comporte au moins un système de connexion permettant les connexions et déconnexions multiples à (aux) élément(s) d’énergie auxiliaire ;
  9. Engin de chantier électrifié (1) supportant un (ou plusieurs) élément(s) d’énergie auxiliaire (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce quel’engin de chantier électrifié (1) comporte au moins un système de sécurisation d’élément(s) d’énergie auxiliaire de type contacteur, relais ou coupe-circuit.
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