WO2012052511A1 - Dispositif de verrouillage et de deverrouillage d'un bac de batterie de vehicule automobile electrique - Google Patents

Dispositif de verrouillage et de deverrouillage d'un bac de batterie de vehicule automobile electrique Download PDF

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    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for locking and unlocking a battery tray of an electric motor vehicle.
  • a device for locking and unlocking a battery of an electric motor vehicle which vehicle is successively able to release and receive on the frame of its chassis the battery tray through an opening of the frame of its chassis, comprises means for locking / unlocking the battery tray to the chassis frame of the vehicle, these locking / unlocking means comprising at least one projection or mobile rod actuated by jack, adapted to come into engagement with locking / unlocking according to a point in a complementary recess of the chassis frame or battery tray.
  • the jack is a single-acting pneumatic jack, acting on retraction of the rod for unlocking the battery tray, the output of the rod towards the recess being made using a spring means, by example a coil spring coaxially mounted to the cylinder and external return of the cylinder rod.
  • a spring means by example a coil spring coaxially mounted to the cylinder and external return of the cylinder rod.
  • This type of device therefore requires the actuation of this pneumatic cylinder for locking and unlocking the battery tray, which induces a specific command to the introduction and removal of the battery tray and therefore two specific commands to each change of the battery tray.
  • This control of a cylinder greatly complicates the change of battery tray.
  • such a device requires a control of the height position of the battery tray by means of a safety contact.
  • this type of locking and unlocking device must be approved by regulations for reasons of operation and safety.
  • an essential advantage of the invention is that it uses a lock of the motor vehicle door lock type and that these locks are already subject to existing regulations and therefore do not require new approvals.
  • the invention therefore proposes a device for locking and unlocking an electric motor vehicle battery tank, this tank being able successively to be released and received in a cavity of the chassis of the vehicle, the device comprising at least one locking arrangement and release of the battery tray to the chassis of the vehicle and characterized in that said arrangement is formed of a motor vehicle door lock and comprises a keeper, a bolt and a pawl.
  • the device according to the invention allows a very fast installation of the battery pack and also a quick release, for example in case of emergency.
  • the lock-type device does not require a very precise positioning of the vehicle on the battery exchange station and accepts a relative defect in this positioning.
  • said cavity being open from the bottom and comprising an upper reception bottom, characterized in that it comprises at least two said locking and unlocking arrangements, arranged laterally to said cavity, so as to be operated in the vertical direction.
  • Said striker is preferably secured to the battery tray and said bolts and pawl mounted on two side walls of said cavity.
  • said keeper can be integral with both side walls of said cavity and said bolts and pawls mounted on the battery tray.
  • the device also comprises at least one damping arrangement arranged on the bottom of reception of said cavity.
  • said damping arrangement consists of a stop constituted by a piston biased by a spring.
  • An electrical connection of the battery can be made by means of said two damping arrangements or by means of both said locking and unlocking arrangements.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic views illustrating a device for locking and unlocking an electric motor vehicle battery tray, in accordance with the invention.
  • FIGS. 2A and 2B are front detail views of a device for locking and unlocking an electric motor vehicle battery tray, according to the invention, in the unlocked position and in the locked position.
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view of a detail of a locking device and an unlocking battery of an electric motor vehicle, according to the invention.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrammatic views illustrating a device for locking and unlocking an electric motor vehicle battery container, according to the invention, according to two variants.
  • a device for locking and unlocking a battery tank 1 of an electric motor vehicle comprises at least a locking and unlocking arrangement 3, 4 of the battery tray to the chassis of the vehicle, this arrangement being formed by a motor vehicle door lock, more precisely of the vehicle tailgate type, and comprising a keeper 5, a bolt and a ratchet, as will be seen later.
  • the device comprises at least two, preferably two, such locking and unlocking arrangements 3, 4, arranged laterally to the cavity.
  • the striker 5 is preferably integral with the battery tray 1 and the bolts and pawl are mounted on two side walls of the cavity 2.
  • the keeper can be secured to both side walls of the cavity 2 and the bolts and ratchet mounted on the battery tray 1.
  • the device also comprises at least one damping arrangement 6, 7 arranged on the bottom for receiving the cavity 2.
  • the battery tray 1 is thus installed by lifting under the cavity 2 according to the arrow F of FIG. 1A until locking of the locking arrangements 3, 4, this displacement being damped by the damping arrangements 6, 7.
  • FIGS. 2A and 2B are front views of this arrangement of associated bolt, pawl and striker, during this positioning movement of the battery tray 1.
  • the keeper 5 here seen in section is secured to the side wall of the battery tray 1.
  • the arrangement of bolt 7 and pawl 8 which forms a lock of the type of vehicle tailgate lock, are rotatable about their axis. rotation 7A, 8A and during the rise of the battery tray and the striker 5, it abuts against a first branch 7B of the fork of the bolt 7 which is pivoted to the closed position shown in Figure 2B where the second branch 7C is blocked by the pawl 8 biased by a spring.
  • the striker 5 is damped against a fixed striker 7D.
  • a pawl position sensor 12 preferably provides control of the closed position of the bolt and ratchet arrangement, securing the end in placement of the battery tray.
  • the unlocking operation is preferably performed electrically by means of a motor 10 actuating the pawl 8 to release the second branch 7C of the bolt and return to the position shown in Figure 2A, under the action of a return spring.
  • All these elements are arranged on a plate 11 fixed perpendicular to the side wall of the battery tray.
  • This damping arrangement 6 consists of a stop consisting of a piston 6A biased by a compression spring 6B arranged behind the piston.
  • damping arrangements may also consist of elastomeric elements, rubber stop type.
  • the locking and unlocking device according to the invention also provides the electrical connection and disconnection of the battery tray 1.
  • this electrical connection can be effected by means of the two damping arrangements 6, 7 or by means of the two said locking and unlocking arrangements 3, 4.
  • this electrical connection is made by means of the two damping arrangements 6, 7 and, in this case, the face 1A shown in FIG. 3 is electrically connected to a terminal of the battery tray 1 and the piston 6A is electrically connected to the electrical circuit of the vehicle, providing the electrical connection when it abuts against the face 1A, at the end of installation of the battery tray.
  • this electrical connection is effected by means of the two locking and unlocking arrangements 3, 4 and, in this case, the striker 5 is electrically connected to a terminal of the battery tray and the bolt 7 is electrically connected to the electrical circuit of the vehicle, ensuring the electrical connection when the striker 5 abuts against the bolt 7, at the end of installation of the battery tray.
  • An exchange of battery pack 1 in the battery replacement station is as follows:
  • the vehicle arrives in the position of discharging the battery pack at the end of its autonomy and communicates with the station to validate this position,
  • the station gives the order to open the locking and unlocking devices 3, 4 mechanically in the case of a lock 3, 4 with mechanical opening or so electric in the case of a lock 3, 4 with electric opening,
  • a charged battery pack is positioned under the vehicle, this battery pack is mounted in the cavity 2 and self-locked on the devices 3, 4,
  • the lock is tested and preferably checked by means of the sensor 12,

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie (1) de véhicule automobile électrique, ce bac étant apte à successivement être libéré et reçu dans une cavité (2) du châssis du véhicule, dispositif comportant au moins un agencement de verrouillage et de déverrouillage (3, 4) du bac de batterie au châssis du véhicule. Selon l'invention, ledit agencement (3, 4) est formé d'une serrure d'ouvrant de véhicule automobile et comporte une gâche, un pêne et un cliquet.

Description

DISPOSITIF DE VERROUILLAGE ET DE DEVERROUILLAGE D'UN BAC DE BATTERIE DE VEHICULE AUTOMOBILE ELECTRIQUE
L'invention concerne un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique.
Le document de brevet WO 2010/004192 décrit un tel dispositif. Selon ce document, un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, lequel véhicule est apte à successivement libérer et recevoir sur le cadre de son châssis le bac de batterie par une ouverture du cadre de son châssis, comporte des moyens de verrouillage/déverrouillage du bac de batterie au cadre de châssis du véhicule, ces moyens de verrouillage/déverrouillage comportant au moins une saillie ou tige mobile actionnée par vérin, apte à venir en prise de verrouillage/ déverrouillage selon un point dans un évidement complémentaire du cadre de châssis ou du bac de batterie.
De préférence, le vérin est un vérin pneumatique à simple effet, agissant à la rentrée de la tige pour le déverrouillage du bac de batterie, la sortie de la tige vers l'évidement étant réalisée à l'aide d'un moyen ressort, par exemple un ressort hélicoïdal monté coaxialement au vérin et en rappel externe de la tige de vérin.
Ce type de dispositif nécessite donc l'actionnement de ce vérin pneumatique pour le verrouillage et le déverrouillage du bac de batterie, ce qui induit une commande spécifique à la mise en place et à l'enlèvement du bac de batterie et donc deux commandes spécifiques à chaque changement du bac de batterie. Cette commande d'un vérin complique fortement le changement de bac de batterie. De plus, un tel dispositif nécessite un contrôle de la position en hauteur du bac de batterie au moyen d'un contact de sécurité. Par ailleurs, ce type de dispositif de verrouillage et de déverrouillage devra être homologué par des réglementations pour des raisons de bon fonctionnement et de sécurité.
L'invention résout ces problèmes en proposant un dispositif assurant le verrouillage d'un bac de batterie totalement automatique et de façon particulièrement simple. Outre un auto-verrouillage, un avantage essentiel de l'invention est qu'elle utilise une serrure de type serrure d'ouvrant de véhicule automobile et que ces serrures sont déjà soumises à des réglementations existantes et ne nécessitent donc de nouvelles homologations.
L'invention propose donc un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, ce bac étant apte à successivement être libéré et reçu dans une cavité du châssis du véhicule, dispositif comportant au moins un agencement de verrouillage et de déverrouillage du bac de batterie au châssis du véhicule et caractérisé en ce que ledit agencement est formé d'une serrure d'ouvrant de véhicule automobile et comporte une gâche, un pêne et un cliquet.
Grâce à l'auto-verrouillage, le dispositif conforme à l'invention permet une mise en place très rapide du bloc de batterie et également un déverrouillage rapide, par exemple en cas d'urgence.
Enfin, le dispositif de type serrure ne nécessite pas un positionnement très précis du véhicule sur la station d'échange de batterie et accepte un relatif défaut de ce positionnement.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite cavité étant ouverte par le bas et comportant un fond de réception supérieur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dits agencements de verrouillage et de déverrouillage, disposés latéralement à ladite cavité, de façon à être actionnés dans le sens vertical. Ladite gâche est de préférence solidaire du bac de batterie et lesdits pêne et cliquet montés sur deux parois latérales de ladite cavité.
En variante, ladite gâche peut être solidaire des deux parois latérales de ladite cavité et lesdits pêne et cliquet montés sur le bac de batterie.
Avantageusement, le dispositif comprend également au moins un agencement d'amortissement disposé sur le fond de réception de ladite cavité.
Avantageusement, ledit agencement d'amortissement est constitué d'une butée constitué d'un piston sollicité par un ressort.
Une connexion électrique du bac de batterie peut être effectuée au moyen des deux dits agencements d'amortissement ou au moyen des deux dits agencements de verrouillage et de déverrouillage.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que de modes de réalisation préférés.
Les figures 1A et 1B sont des vues schématique illustrant un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, conforme à l'invention.
Les figures 2A et 2B sont des vues frontales de détail d'un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, conforme à l'invention, en position déverrouillée et en position verrouillée.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de détail d'un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, conforme à l'invention.
Les figures 4A et 4B sont des vues schématique illustrant un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie de véhicule automobile électrique, conforme à l'invention, selon deux variantes. Comme schématisé sur les figures 1A et 1B, un dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie 1 de véhicule automobile électrique, ce bac étant apte à successivement être libéré et reçu dans une cavité 2 du châssis du véhicule, comporte au moins un agencement de verrouillage et de déverrouillage 3, 4 du bac de batterie au châssis du véhicule, cet agencement étant formé d'une serrure d'ouvrant de véhicule automobile, plus précisément de type hayon de véhicule, et comportant une gâche 5, un pêne et un cliquet, comme il sera vu plus loin.
La cavité 2 étant ouverte par le bas et comportant un fond 2A de réception supérieur, le dispositif comporte au moins deux, de préférence deux, tels agencements de verrouillage et de déverrouillage 3, 4, disposés latéralement à la cavité.
La gâche 5 est de préférence solidaire du bac de batterie 1 et les pêne et cliquet sont montés sur deux parois latérales de la cavité 2.
En variante, la gâche peut être solidaire des deux parois latérales de la cavité 2 et les pêne et cliquet montés sur le bac de batterie 1.
Le dispositif comprend également au moins un agencement d'amortissement 6, 7 disposé sur le fond de réception de la cavité 2.
Le bac de batterie 1 est donc mis en place par levée sous la cavité 2 selon la flèche F de la figure 1A jusqu'à verrouillage des agencements de verrouillage 3, 4, ce déplacement étant amorti par les agencements d'amortissement 6, 7.
Ces agencements de verrouillage étant formé d'une serrure d'ouvrant de véhicule automobile, avec pêne, cliquet et gâche, ce verrouillage s'effectue automatiquement sans autre action.
Les figures 2A et 2B sont des vues frontales de cet agencement de pêne, cliquet et gâche associés, lors de ce déplacement de mise en place du bac de batterie 1. La gâche 5 ici vue en coupe est solidaire de la paroi latérale du bac de batterie 1. L'agencement de pêne 7 et de cliquet 8 qui forme en fait une serrure de type serrure de hayon de véhicule, sont rotatifs autour de leur axe de rotation 7A, 8A et lors de la montée du bac de batterie et de la gâche 5, cette dernière vient buter contre une première branche 7B de la fourche du pêne 7 qui en est pivoté jusqu'à la position de fermeture illustrée sur la figure 2B où la seconde branche 7C vient se bloquer par le cliquet 8 sollicité par un ressort. Avantageusement, la gâche 5 vient en amortissement contre un cale-gâche 7D fixe.
Un capteur de position du cliquet 12 assure de préférence le contrôle de la position fermée de l'agencement de pêne et cliquet, sécurisant la fin en mise en place du bac de batterie.
Dans cette position fermée, la première branche 7B du pêne vient en butée amortie sur un tampon amortisseur 9, par exemple an caoutchouc.
L'opération de déverrouillage est quant à elle de préférence réalisé de façon électrique au moyen d'un moteur 10 actionnant le cliquet 8 pour libérer la seconde branche 7C du pêne et revenir dans la position illustrée sur la figure 2A, sous l'action d'un ressort de rappel.
Tous ces éléments sont disposés sur une platine 11 fixé perpendiculairement à la paroi latérale de réception du bac de batterie.
Lors de cette mise en place du bac de batterie 1, la face supérieure 1A de ce bac vint en contact avec les agencements d'amortissement 6, 7 dont un est représenté sur la figure 3.
Cet agencement d'amortissement 6 est constitué d'une butée constituée d'un piston 6A sollicité par un ressort 6B de compression agencé derrière le piston.
Ces agencements d'amortissement peuvent également être constitués d'éléments en élastomère, de type butée en caoutchouc. Avantageusement, le dispositif de verrouillage et de déverrouillage conforme à l'invention assure également la connexion et la déconnexion électrique du bac de batterie 1.
Comme schématisé sur les figures 4A et 4B, cette connexion électrique peut être effectuée au moyen des deux agencements d'amortissement 6, 7 ou au moyen des deux dits agencements de verrouillage et de déverrouillage 3, 4.
Selon la variante illustrée sur la figure 4A, cette connexion électrique est effectuée au moyen des deux agencements d'amortissement 6, 7 et, dans ce cas, la face 1A représentée sur la figure 3 est connectée électriquement à une borne du bac de batterie 1 et le piston 6A est connecté électriquement au circuit électrique du véhicule, assurant le connexion électrique lorsqu'il vient buter contre la face 1A, en fin de mise en place du bac de batterie.
Selon la variante illustrée sur la figure 4B, cette connexion électrique est effectuée au moyen des deux agencements de verrouillage et de déverrouillage 3, 4 et, dans ce cas, la gâche 5 est connectée électriquement à une borne du bac de batterie et le pêne 7 est connecté électriquement au circuit électrique du véhicule, assurant la connexion électrique lorsque la gâche 5 vient buter contre le pêne 7, en fin de mise en place du bac de batterie.
Un échange de bloc de batterie 1 en station de remplacement de batteries se déroule comme suit :
- le véhicule arrive en position de déchargement de bloc de batterie en fin d'autonomie et dialogue avec la station pour valider cette position,
la station donne l'ordre d'ouvrir les dispositifs de verrouillage et de déverrouillage 3, 4 de façon mécanique dans le cas d'une serrure 3, 4 à ouverture mécanique ou de façon électrique dans le cas d'une serrure 3, 4 à ouverture électrique,
le bloc de batterie vide est déposé,
un bloc de batterie chargé est positionné sous le véhicule, ce bloc de batterie est monté dans la cavité 2 et auto- verrouillé sur les dispositifs 3, 4,
le verrouillage est testé et vérifié de préférence au moyen du capteur 12,
l'information de fin de remplacement est émise et le véhicule peut partir.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de verrouillage et de déverrouillage d'un bac de batterie
(1) de véhicule automobile électrique, ce bac étant apte à successivement être libéré et reçu dans une cavité (2) du châssis du véhicule, dispositif comportant au moins un agencement de verrouillage et de déverrouillage (3, 4) du bac de batterie au châssis du véhicule et caractérisé en ce que ledit agencement est formé d'une serrure d'ouvrant de véhicule automobile et comporte une gâche (5), un pêne (7) et un cliquet (8).
2. Dispositif selon la revendication 1, ladite cavité (2) étant ouverte par le bas et comportant un fond (2A) de réception supérieur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dits agencements de verrouillage et de déverrouillage (3, 4), disposés latéralement à ladite cavité (2), de façon à être actionnés dans le sens vertical.
3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite gâche (5) est solidaire du bac de batterie (1) et lesdits pêne et cliquet (7, 8) montés sur deux parois latérales de ladite cavité
(2) .
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un agencement d'amortissement (6, 7) disposé sur le fond (2A) de réception de ladite cavité.
5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit agencement d'amortissement (6) est constitué d'une butée constitué d'un piston (6A) sollicité par un ressort (6B).
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une connexion électrique du bac de batterie (1) est effectuée au moyen des deux dits agencements d'amortissement (6, 7).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une connexion électrique du bac de batterie (1) est effectuée au moyen des deux dits agencements de verrouillage et de déverrouillage (3, 4).
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