WO2022167324A1 - Casing for removable batteries that is inset into a vehicle luggage compartment - Google Patents

Casing for removable batteries that is inset into a vehicle luggage compartment Download PDF

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WO2022167324A1
WO2022167324A1 PCT/EP2022/051933 EP2022051933W WO2022167324A1 WO 2022167324 A1 WO2022167324 A1 WO 2022167324A1 EP 2022051933 W EP2022051933 W EP 2022051933W WO 2022167324 A1 WO2022167324 A1 WO 2022167324A1
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WO
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box
battery
guide
vehicle
cover
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/051933
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French (fr)
Inventor
Stéphane ROBIT
Saber MAHMOUDI
Romain DUBUARD
Benoit BES DE BERC
David Pinto
Original Assignee
Altran Prototypes Automobiles
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
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    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/22—Microcars, e.g. golf cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/24—Personal mobility vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a box system capable of receiving several removable batteries.
  • the electric vehicle market is booming, as is that of the license-free vehicle and light quadricycles, categories L6e and L7e in particular. These are categories of small-sized vehicles, but the invention can of course be applied to large-sized vehicles or even smaller ones such as three-wheeled vehicles.
  • the main problem of the electric vehicle is its autonomy.
  • One of the solutions is to increase the capacity of the batteries.
  • the present invention is part of another type of solution which is to use the batteries as consumables that any user can replace without difficulty and without particular expertise.
  • the present invention applies advantageously to exchangeable batteries in a restricted environment with technical constraints close to those of the automobile environment. It can also apply to other fields such as rail, aeronautics or naval.
  • the battery is a cubic suitcase the size of hand luggage, mounted with a telescopic handle, like hand luggage.
  • a dual-function access hatch allows secure access to the module, then its removal by pulling, the hatch serving as a gateway for the module.
  • the ergonomics of the exchange is done in three stages: squatting (unlocking the hatch), arched at 45° (deploying the handle, removing the module), standing (moving the module like a suitcase).
  • the "Sun Mobility” system (https://www.sunmobility.co.in/) allows batteries to be inserted horizontally in individual drawers arranged at the rear of the vehicle under the floor.
  • the "Honda Power” system (https://www.electrive.com/2018/07/16/honda-panasonic-to-install-battery-swap-stations/) is about charging batteries in an electric two-wheeler.
  • the modules are located under the saddle of the motorcycle and are connected vertically.
  • a grasshopper-type crank locks the modules in their mechanical position.
  • the subject of the present invention is a new system integrating into a finished volume with new functions improving handling, that is to say facilitating the removal and insertion of the batteries.
  • Another object of the invention is the handling of the batteries and their keeping in position in complete safety.
  • Another object of the invention is ergonomic handling.
  • the box system comprises: - A box comprising an opening and a guide; when the box is inserted into the vehicle, the opening is at the upper level and the guide has a battery insertion angle of between 5 and 85 degrees with respect to a horizontal axis, - the bottom of the box, arranged on the side opposite the opening, comprises electrical connection means for the battery, - A box closure cover, the inner face of the cover comprising a part for holding the battery in position when the cover is closed and the battery inserted into the box.
  • the system according to the invention allows the battery exchange function by a user who does not have specific training.
  • the inclined insertion angle allows easy insertion of the battery, almost effortless since the battery slides by gravity. The weight of the battery is enough to slide it to the connections at the bottom of the box.
  • the system according to the invention is particularly suitable for vehicles of small dimensions but can be adapted to any type of vehicle or any object of electric mobility.
  • This box system can be integrated directly into a vehicle in development or second-hand.
  • the cover both insulates the inside of the box and keeps the batteries in position.
  • Such a box system makes it possible to fully and effectively ensure the function of exchanging discharged batteries, by modules charged, by hand, for the renewal of the autonomy of an electric vehicle.
  • the insertion angle can be between 30 and 45 degrees. This range of angles has been found to be ideal for ease of insertion by minimizing user effort to insert and remove the battery. Angles that are too high or too low facilitate the descent of the battery by gravity but complicate insertion and/or removal.
  • the guide may have a surface made of smooth material allowing the battery to slide by gravity during insertion. It thus guides the batteries by gravity with low friction and avoids the rapid wear of the materials which would be due to unsuitable friction.
  • the guide may comprise several parallel paths, each path allowing the insertion of a battery from the opening to the electrical connection means of the battery.
  • the box according to the invention can thus receive several batteries or battery modules which can be replaced independently of each other.
  • the guide is a plate with a Teflon coating comprising protruding and elongated separators going from the opening towards the bottom of the box; a lane being the space between two separators.
  • the lower end of the guide has a rim on which the inserted battery is intended to rest.
  • the guide can thus be an additional plate added to the structure of the box or it can be constituted by a wall of the box on which the separators are made.
  • the guide allows the batteries to be lowered in parallel towards their rest position, respecting any safety spacing.
  • the holding part can be made of plastic or composite material and have a shape capable of matching an upper end of the battery.
  • this holding part is particularly designed with a shape complementary to that presented by the upper end of the battery.
  • the retaining piece is pressed against the upper end of the battery to firmly hold the latter in its position.
  • the holding piece can include a tip comprising a flexible stop of the elastomer type and intended to come into contact with an inserted battery.
  • This tip can be made of flexible or rigid materials without, however, having the ability to pierce or damage the outer wall of the battery. The role of the tip is to improve the firm hold of the battery in its position and reduce the vibrations it observes.
  • the cover may include a seal providing effective insulation of the interior of the box.
  • the lid may comprise a tubular reinforcing frame.
  • the cover can be made of plastic or composite material mechanically reinforced by this tubular reinforcing frame. Hinges for the movement of the cover and the holding part can be firmly fixed to this tubular reinforcing frame.
  • the box system can comprise a support frame for the box positioned around the box and intended to fix the box-guide-cover assembly to the vehicle.
  • the box system may also include a protective cross member intended to be fixed to the chassis of the vehicle between the passenger compartment and the boot area in order to prevent the box from moving in the event of an impact.
  • the box in the event of a vehicle impact, the box is the first barrier, but the protective crosspiece, which is preferably made of a metal frame with attachment points to the reinforcement structure of the chassis, improves the protection of the passenger compartment.
  • the objective here is to ensure, in the event of a crash, that the batteries cannot be propelled inside the passenger compartment where there would be passengers.
  • the box system thus constitutes a complete assembly that can be integrated into a vehicle at once without multiple assembly or complex and expensive assembly kit.
  • the box system according to the invention ensures a high level of safety and ergonomics.
  • the guide may comprise a guide end plate arranged on one end of the guide on the side of the bottom of the box and making it possible to position the battery connectors on the electrical connection means of the battery.
  • This end-of-travel plate can be an added part or a deformation of the guide. It thus ensures alignment of the battery connectors with the housing connectors.
  • the box system may comprise a damper placed in particular at the bottom of the box or on the side face of the guide or of the box, to dampen the descent of the battery during insertion.
  • Such a damper therefore makes it possible to cushion the fall of the battery at the end of its travel to prevent damage to the connectors and the battery.
  • the box system may comprise a safety valve arranged on a wall of the box and intended to evacuate the gases contained in the box when the pressure exceeds a predetermined threshold.
  • Such a valve ensures the safety of the box in the event of thermal runaway by evacuating all or part of the gases and/or smoke contained inside the box. These gases and/or smoke may come from a malfunctioning battery.
  • the box system can comprise a non-return valve positioned at the bottom of the box and intended to evacuate water accumulated at the bottom of the box.
  • This valve is used to evacuate stagnant water produced by condensation or by lack of tightness inside the casing.
  • the box can comprise several batteries arranged in parallel on the edge, each battery being a rectangular parallelepiped with six rectangular faces. (430x300x80mm).
  • each battery has a section that is rectangular with the short side inserted into the guide.
  • the small side can have a thickness more than twice less than the large side.
  • two neighboring batteries can advantageously be separated by a separator of height less than half the height of the battery so that the batteries share a common volume.
  • the batteries are not individually enclosed in closed compartments.
  • Each battery is inserted into the guide by its base, the rest of the battery is in a common volume with the other batteries.
  • thermal management is global.
  • the gas release valve and the water release valve relate to the overall volume and not to each coil individually.
  • a vehicle in which a box system as described above is installed.
  • the box system is installed in the trunk of the vehicle and accessible by the tailgate or the trunk hatch of the vehicle.
  • the box system according to the invention can occupy part of the trunk of the vehicle. A user can thus easily remove and insert the batteries without difficulty and without much physical effort.
  • the arrangement in a box and the insertion angle allow easy accessibility for all types of users, regardless of the size and strength of the user.
  • the cover can serve as the floor of the trunk of the vehicle. This cover then plays a dual role of protecting the box and floor of the trunk allowing perfect integration of the box system in the vehicle.
  • The is a schematic view of a tubular reinforcement of the lid according to the invention;
  • the present invention consists of the design and integration into an existing vehicle or during the design of the vehicle, of a battery box system.
  • Each battery or battery module weighs between 8 and 15 kg. This is a removable module that is charged at home or purchased already charged from a supplier or service that charges and maintains the batteries, then it is installed in the box in a free slot or for example to replace an unloaded module. Such operation makes it possible to respond to one of the problems of electric vehicles, which is autonomy.
  • the present invention facilitates the removal and loading of a battery in the box.
  • a vehicle 1 On the a vehicle 1 is shown in which a box system 2 is integrated.
  • the vehicle is advantageously, but not exclusively, a class L6e and/or L7e quadricycle.
  • Class L6e concerns light quadricycles equipped with a maximum of two seats and reaching a maximum speed of 45 km/h.
  • Class L7e concerns heavy quadricycles equipped with a maximum of two seats and reaching a maximum speed of 90 km/h.
  • the box system 2 is installed at the rear of the vehicle, ideally in the boot and includes all the components allowing it to operate and be fixed in the vehicle.
  • the box system 2 installed in the trunk, is then accessible.
  • the housing system cover can be opened to remove or insert a battery 4.
  • trunk system 2 can be distinguished in a little more detail.
  • the basic element is box 5.
  • This is a hollow box comprising four side walls and a bottom, open at the top. It is designed by injection of liquid resin, or polymer or composites, or by the RTM technique (“Resin Transfer Molding”) for example.
  • This box 5 can be designed from other materials such as polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or else metallic materials, such as aluminum and steel.
  • thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets.
  • PP polypropylene
  • ABS acrylobutadiene styrene
  • the wall that will be facing the user has an angle ⁇ ideally between 30 and 45 degrees, for example 45 degrees in the example of the .
  • ⁇ ideally between 30 and 45 degrees, for example 45 degrees in the example of the .
  • the bottom of the box 5 can be designed so as to be flat once installed or inclined as shown in the .
  • a cover 6 which closes the casing from above.
  • this cover is equipped with hinges that come into engagement with an upper edge of the box to allow this cover to pivot and reveal the interior of the box.
  • a locking system 7 (a lock for example) centralizes the mechanical locking of the cover 6 at one or more points (ideally 2 to 4 locking points), to allow a firm hold of this cover on the box and ensure security against intrusion and malice.
  • a safety valve 8 arranged on a wall of the casing 5 and intended to evacuate the gases contained in the casing when the pressure exceeds a predetermined threshold.
  • the contents of the box are airtight.
  • gases may escape from the batteries and dangerously increase the pressure inside the casing.
  • the valve In order to release the gases formed, the valve is a mechanical part which remains closed as long as the pressure difference between the inside of the box and the outside remains below a predetermined threshold. When this threshold is exceeded due to too much pressure inside, this valve opens to release gas to the outside.
  • a protective crosspiece 10 intended to be fixed to the chassis of the vehicle 1 between the passenger compartment and the boot area in order to prevent the box from moving in the event of an impact.
  • the crosspiece 10 is also a support for fixing the system.
  • the support 9 has a dual function, allowing the bottom of the casing 5 to be secured to the chassis of the vehicle and protecting the casing.
  • the shape and dimensions of the cross member and the support are obviously in accordance with the type of vehicle used.
  • the guide 12 can be designed by injection of liquid resin, or polymer or composites, or else by the RTM technique (“Resin Transfer Molding”) for example.
  • This guide 12 can be designed from other materials such as polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or even metallic materials, such as aluminum and steel.
  • thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets.
  • the coating of the guide 12 is based on a smooth material with a low coefficient of friction such as for example Teflon or any other equivalent material/coating.
  • the guide 12 comprises several compartments each comprising a support delimited laterally on each side by a separator.
  • the bracket is “L” shaped.
  • the battery is intended to slide on the long part of the "L” along the inclined wall of the box, then varnish to land on the short part of the "L” at the bottom of the box.
  • electrical connection means 13 are arranged at the bottom of the box to come into engagement with the electrical connectors of the battery 11.
  • the battery 11 on the is held in position by means of the retaining piece 14 arranged on the internal face of the cover 6.
  • This is an arrangement in which the highest corner of the battery 11 is wedged into the retaining piece 14, and the corner the lowest is wedged in the hollow of the guide, the intersection of the segments of the "L".
  • the guide can accommodate six individual batteries.
  • the guide 12 is pressed against the inclined wall of the box which serves as an indexing/reference face.
  • the guide can also be shaped from the inclined wall of the box.
  • Each battery can easily slide on the guide with a minimum of friction to avoid any resistance and unnecessary effort on the part of the user.
  • Each battery can slide by gravity to its operational position.
  • a non-return valve 15 positioned at the bottom of the casing 5 and intended to evacuate the water accumulated at the bottom of the casing.
  • This damper can be manual or mechanical or managed automatically by means of a humidity sensor and electronic management integrated into the box and powered by an independent energy source or by the vehicle power supply.
  • This cover 6 can be designed from other materials such as for example polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or else metallic materials, such as aluminum and steel.
  • thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets.
  • the solidity of the cover 6 is ensured by inserting a tubular reinforcement 16 of aluminum or steel reinforcement.
  • This tubular reinforcement 16 is also visible on the with the presence of two tubes at the central level for fixing and reinforcing the retaining piece 14 and fixing the lid hinges and the locks.
  • Figures 9 and 10 can be seen at the end of the guide plate 18 disposed on one end of the guide 12 on the side of the bottom of the box.
  • the guide end plate 18 positions the battery correctly so that the battery connectors come into engagement with the electrical connection means 19 of the casing. This is a lateral wedging to properly guide the battery and avoid any offset or misalignment.
  • a damper 20 is fixed on the guide end plate in opposition to the underside of the battery during insertion.
  • the shock absorber allows the battery to position itself gently on the means of connection without shock.
  • the shock absorber can be directly fixed to the guide or to the box or to another fixed element while performing the same function of smooth insertion end.
  • the batteries are inserted obliquely with an optimal angle of 30° to 45°, favoring insertion through the tailgate of the trunk by limiting the arch of the user (back-leg) to remain in an acceptable ergonomic zone, i.e. at the height of the bottom of the boot plus approximately 20 cm).
  • the batteries are stacked on edge, next to each other along a horizontal axis, this favoring the compactness of the stack.
  • the entire pack is a tank that can be integrated into the vehicle at once and on which it is possible to integrate all the additional functions necessary by limiting volume modifications.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

The invention relates to a casing system capable of receiving at least one removable battery (11), this system being intended to be installed in a vehicle (1) and being characterized in that it comprises: - a casing (2) having an opening and a guide (12); when the casing is inserted into the vehicle (1), the opening is situated at the top and the guide has a battery insertion angle of between 5 and 85 degrees relative to a horizontal axis; - the bottom of the casing, arranged on the opposite side to the opening, comprises electrical connection means (13, 19) for the battery; - a cover (6) for closing the casing, the inner face of the cover having a retaining part (14) for keeping the battery in position when the cover is closed and the battery has been inserted into the casing.

Description

Caisson pour batteries amovibles, encastré dans un coffre de véhicule.Box for removable batteries, built into a vehicle trunk.
La présente invention se rapporte à un système de caisson apte à recevoir plusieurs batteries amovibles.The present invention relates to a box system capable of receiving several removable batteries.
D’une façon générale, le marché du véhicule électrique est en pleine expansion, au même titre que celui du véhicule sans permis et des quadricycles légers, catégories L6e et L7e notamment. Il s’agit de catégories de véhicules de petites tailles mais l’invention peut bien évidemment s’appliquer à des véhicules de grandes tailles ou de tailles inférieures encore comme des véhicules à trois roues.In general, the electric vehicle market is booming, as is that of the license-free vehicle and light quadricycles, categories L6e and L7e in particular. These are categories of small-sized vehicles, but the invention can of course be applied to large-sized vehicles or even smaller ones such as three-wheeled vehicles.
Le principal problème du véhicule électrique est son autonomie. Une des solutions est d’augmenter la capacité des batteries. La présente invention s’inscrit dans un autre type de solution qui est d’utiliser les batteries comme des consommables que tout utilisateur peut remplacer sans difficulté et sans expertise particulière. The main problem of the electric vehicle is its autonomy. One of the solutions is to increase the capacity of the batteries. The present invention is part of another type of solution which is to use the batteries as consumables that any user can replace without difficulty and without particular expertise.
La présente invention s’applique avantageusement à des batteries échangeables dans un environnement restreint avec des contraintes techniques proche de celle du milieu automobile. Elle peut également s’appliquer à d’autres domaines comme le ferroviaire, l’aéronautique ou le naval.
The present invention applies advantageously to exchangeable batteries in a restricted environment with technical constraints close to those of the automobile environment. It can also apply to other fields such as rail, aeronautics or naval.
Etat de la techniqueState of the art
On connaît le système « Adaptive City Mobility » (https://www.adaptive-city-mobility.com/vehicle/) permettant d’insérer jusqu’à quatre modules batteries par côté. Ces modules comportent des roues et sont placés dans des tiroirs sous le plancher du véhicule. Chaque module est parallélépipédique, se pose à plat sur la grande face et se manipule à deux mains. L’ouverture du tiroir de stockage est manuelle. L’ergonomie d’échange exige un accroupissement ou bien une cambrure à quasi-90° entre le dos et les jambes. Il est également prévu une version où les tiroirs sont disposés sous le plancher du coffre par l’intermédiaire de compartiments moulés. We know the "Adaptive City Mobility" system (https://www.adaptive-city-mobility.com/vehicle/) allowing the insertion of up to four battery modules per side. These modules have wheels and are placed in drawers under the floor of the vehicle. Each module is parallelepiped, lays flat on the large face and is handled with two hands. The opening of the storage drawer is manual. Exchange ergonomics requires a squat or an almost 90° arch between the back and the legs. There is also a version where the drawers are arranged under the boot floor via molded compartments.
On connaît également le système « Minimo » (https://www.seat.fr/mobilite/mo/general.html) présentant un système de tiroirs sous le plancher et sur le côté du véhicule. Les batteries sont posées à plat.We also know the "Minimo" system (https://www.seat.fr/mobilite/mo/general.html) presenting a system of drawers under the floor and on the side of the vehicle. The batteries are laid flat.
Dans le système « Biro » (https://birocity.eu/en/), la batterie est une valise cubique de la taille d’un bagage à main, montée avec une manche télescopique, comme un bagage à main. Une trappe d’accès à double fonction permet l’accès sécurisé au module, puis son retrait par traction, la trappe servant de passerelle pour le module. L’ergonomie de l’échange se fait en trois étapes : accroupi (déverrouillage la trappe), cambré à 45° (déploiement du manche, retrait du module), debout (déplacement du module comme une valise).In the "Biro" system (https://birocity.eu/en/), the battery is a cubic suitcase the size of hand luggage, mounted with a telescopic handle, like hand luggage. A dual-function access hatch allows secure access to the module, then its removal by pulling, the hatch serving as a gateway for the module. The ergonomics of the exchange is done in three stages: squatting (unlocking the hatch), arched at 45° (deploying the handle, removing the module), standing (moving the module like a suitcase).
Le système « Sun Mobility » (https://www.sunmobility.co.in/) permet d’insérer des batteries à l’horizontale dans des tiroirs individuels disposés à l’arrière du véhicule sous le plancher.The "Sun Mobility" system (https://www.sunmobility.co.in/) allows batteries to be inserted horizontally in individual drawers arranged at the rear of the vehicle under the floor.
Le système « Honda Power » (https://www.electrive.com/2018/07/16/honda-panasonic-to-install-battery-swap-stations/) concerne le chargement de batteries dans un deux-roues électrique. Les modules se trouvent sous la selle du motocycle et sont connectés verticalement. Une manivelle de type sauterelle permet de bloquer les modules dans leur position mécanique.The "Honda Power" system (https://www.electrive.com/2018/07/16/honda-panasonic-to-install-battery-swap-stations/) is about charging batteries in an electric two-wheeler. The modules are located under the saddle of the motorcycle and are connected vertically. A grasshopper-type crank locks the modules in their mechanical position.
La présente invention a pour objet un nouveau système s’intégrant dans un volume fini avec des fonctions nouvelles améliorant la prise en main, c’est-à-dire facilitant le retrait et l’insertion des batteries.The subject of the present invention is a new system integrating into a finished volume with new functions improving handling, that is to say facilitating the removal and insertion of the batteries.
Un autre objet de l’invention est la manipulation des batteries et leur maintien en position en pleine sécurité.Another object of the invention is the handling of the batteries and their keeping in position in complete safety.
L’invention a encore pour objet une manipulation ergonomique.
Another object of the invention is ergonomic handling.
On atteint au moins l’un des objectifs avec un système de caisson apte à recevoir au moins une batterie amovible, ce système étant destiné à être installé dans un véhicule. Selon l’invention, le système de caisson comprend :
- un caisson comportant une ouverture et un guide ; lorsque le caisson est inséré dans le véhicule, l’ouverture se trouve au niveau supérieur et le guide présente un angle d’insertion de la batterie compris entre 5 et 85 degrés par rapport à un axe horizontal,
- le fond du caisson, disposé du côté opposé à l’ouverture, comporte des moyens de connexions électriques de la batterie,
- un couvercle de fermeture du caisson, la face interne du couvercle comportant une pièce de maintien de la batterie en position lorsque le couvercle est fermé et la batterie insérée dans le caisson.At least one of the objectives is achieved with a box system capable of receiving at least one removable battery, this system being intended to be installed in a vehicle. According to the invention, the box system comprises:
- A box comprising an opening and a guide; when the box is inserted into the vehicle, the opening is at the upper level and the guide has a battery insertion angle of between 5 and 85 degrees with respect to a horizontal axis,
- the bottom of the box, arranged on the side opposite the opening, comprises electrical connection means for the battery,
- A box closure cover, the inner face of the cover comprising a part for holding the battery in position when the cover is closed and the battery inserted into the box.
Le système selon l’invention permet la fonction d’échange de batterie par un utilisateur qui ne dispose pas de formation spécifique. L’angle d’insertion incliné permet une insertion aisée de la batterie, quasiment sans effort puisque la batterie glisse par gravité. Le poids de la batterie est suffisant pour la faire glisser jusqu’aux connexions au fond du caisson. The system according to the invention allows the battery exchange function by a user who does not have specific training. The inclined insertion angle allows easy insertion of the battery, almost effortless since the battery slides by gravity. The weight of the battery is enough to slide it to the connections at the bottom of the box.
Le système selon l’invention s’adapte particulièrement à des véhicules de petites dimensions mais peut s’adapter à tout type de véhicule ou tout objet de mobilité électrique. The system according to the invention is particularly suitable for vehicles of small dimensions but can be adapted to any type of vehicle or any object of electric mobility.
Ce système de caisson peut être intégré directement sur un véhicule en développement ou en seconde main.This box system can be integrated directly into a vehicle in development or second-hand.
Le couvercle permet à la fois d’isoler l’intérieur du caisson et de maintenir les batteries en position.The cover both insulates the inside of the box and keeps the batteries in position.
Un tel système de caisson permet d’assurer pleinement et efficacement la fonction d’échange de batteries déchargées, par des modules chargés, à la main, pour le renouvellement de l’autonomie d’un véhicule électrique. Such a box system makes it possible to fully and effectively ensure the function of exchanging discharged batteries, by modules charged, by hand, for the renewal of the autonomy of an electric vehicle.
Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, l’angle d’insertion peut être compris entre 30 et 45 degrés. Il a été constaté que cette plage d’angles est idéale pour faciliter l’insertion en minimisant l’effort que l’utilisateur doit produire pour insérer et retirer la batterie. Des angles trop élevés ou trop faibles facilitent la descente de la batterie par gravité mais complique l’insertion et/ou le retrait.According to an advantageous characteristic of the invention, the insertion angle can be between 30 and 45 degrees. This range of angles has been found to be ideal for ease of insertion by minimizing user effort to insert and remove the battery. Angles that are too high or too low facilitate the descent of the battery by gravity but complicate insertion and/or removal.
Avantageusement, le guide peut présenter une surface en matériau lisse permettant à la batterie de coulisser par gravité lors de l’insertion. Il guide ainsi les batteries par gravité avec un faible frottement et évite l’usure rapide des matériaux qui serait due à des frottements inadaptés.Advantageously, the guide may have a surface made of smooth material allowing the battery to slide by gravity during insertion. It thus guides the batteries by gravity with low friction and avoids the rapid wear of the materials which would be due to unsuitable friction.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le guide peut comporter plusieurs voies parallèles, chaque voie permettant l’insertion d’une batterie depuis l’ouverture jusqu’aux moyens de connexion électriques de la batterie. Le caisson selon l’invention peut ainsi recevoir plusieurs batteries ou modules de batterie qui peuvent être remplacés indépendamment les uns des autres.According to one embodiment of the invention, the guide may comprise several parallel paths, each path allowing the insertion of a battery from the opening to the electrical connection means of the battery. The box according to the invention can thus receive several batteries or battery modules which can be replaced independently of each other.
De préférence, le guide est une plaque avec un revêtement en téflon comportant des séparateurs saillants et allongés allant de l’ouverture vers le fond du caisson ; une voie étant l’espace entre deux séparateurs. L’extrémité inférieur du guide comporte un rebord sur lequel la batterie insérée est destinée à venir se poser. Le guide peut ainsi être une plaque supplémentaire rajoutée à la structure du caisson ou bien il peut être constitué par une paroi du caisson sur laquelle sont réalisés les séparateurs.Preferably, the guide is a plate with a Teflon coating comprising protruding and elongated separators going from the opening towards the bottom of the box; a lane being the space between two separators. The lower end of the guide has a rim on which the inserted battery is intended to rest. The guide can thus be an additional plate added to the structure of the box or it can be constituted by a wall of the box on which the separators are made.
Le guide permet la descente des batteries en parallèle vers leur position de repos en respectant d’éventuels espacements de sécurité.The guide allows the batteries to be lowered in parallel towards their rest position, respecting any safety spacing.
Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, la pièce de maintien peut être en matériau plastique ou composite et présenter une forme apte à épouser une extrémité supérieure de la batterie.According to an advantageous characteristic of the invention, the holding part can be made of plastic or composite material and have a shape capable of matching an upper end of the battery.
En effet, cette pièce de maintien est particulièrement conçue avec une forme complémentaire à celle présentée par l’extrémité supérieure de la batterie. Ainsi lorsque le couvercle est fermé, la pièce de maintien vient se plaquer contre l’extrémité supérieure de la batterie pour maintenir fermement cette dernière dans sa position.Indeed, this holding part is particularly designed with a shape complementary to that presented by the upper end of the battery. Thus, when the cover is closed, the retaining piece is pressed against the upper end of the battery to firmly hold the latter in its position.
Par ailleurs, on peut prévoir, que la pièce de maintien comporte une pointe comprenant une butée souple de type élastomère et destinée à venir en contact avec une batterie insérée. Cette pointe peut être en matériaux souple ou rigide sans toutefois avoir la capacité de percer ou abîmer la paroi extérieure de la batterie. Le rôle de la pointe est d’améliorer le maintien ferme de la batterie dans sa position et réduit les vibrations qu’elle observe.Furthermore, provision can be made for the holding piece to include a tip comprising a flexible stop of the elastomer type and intended to come into contact with an inserted battery. This tip can be made of flexible or rigid materials without, however, having the ability to pierce or damage the outer wall of the battery. The role of the tip is to improve the firm hold of the battery in its position and reduce the vibrations it observes.
Avantageusement, le couvercle peut comporter un joint d’étanchéité assurant un isolement efficace de l’intérieur du caisson.Advantageously, the cover may include a seal providing effective insulation of the interior of the box.
Par ailleurs, le couvercle peut comporter une armature tubulaire de renforcement. Le couvercle peut être en matériau plastique ou en composite renforcé mécaniquement par cette armature tubulaire de renforcement. Des charnières pour le mouvement du couvercle et la pièce de maintien peuvent être solidement fixées à cette armature tubulaire de renforcement. Furthermore, the lid may comprise a tubular reinforcing frame. The cover can be made of plastic or composite material mechanically reinforced by this tubular reinforcing frame. Hinges for the movement of the cover and the holding part can be firmly fixed to this tubular reinforcing frame.
Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le système de caisson peut comprendre un cadre support du caisson positionné autour du caisson et destiné à fixer l’ensemble caisson-guide-couvercle au véhicule.According to an advantageous characteristic of the invention, the box system can comprise a support frame for the box positioned around the box and intended to fix the box-guide-cover assembly to the vehicle.
Le système de caisson peut également comprendre une traverse de protection destinée à être fixée sur le châssis du véhicule entre l’habitacle et la zone coffre afin d’éviter un déplacement du caisson en cas de choc. The box system may also include a protective cross member intended to be fixed to the chassis of the vehicle between the passenger compartment and the boot area in order to prevent the box from moving in the event of an impact.
Effectivement en cas de choc du véhicule, le caisson est la première barrière mais la traverse de protection qui est de préférence en ossature métallique disposant de points de fixation à la structure renfort du châssis améliore la protection de l’habitacle. L’objectif est ici d’assurer, en cas de crash, que les batteries ne puissent pas être propulsées vers l’intérieur de l’habitacle où se trouveraient des passagers.In fact, in the event of a vehicle impact, the box is the first barrier, but the protective crosspiece, which is preferably made of a metal frame with attachment points to the reinforcement structure of the chassis, improves the protection of the passenger compartment. The objective here is to ensure, in the event of a crash, that the batteries cannot be propelled inside the passenger compartment where there would be passengers.
Le système de caisson constitue ainsi un ensemble complet pouvant être intégré en une fois dans un véhicule sans assemblage multiple ou kit d’assemblage complexe et coûteux. Le système de caisson selon l’invention assure un niveau de sécurité et d’ergonomie élevé. The box system thus constitutes a complete assembly that can be integrated into a vehicle at once without multiple assembly or complex and expensive assembly kit. The box system according to the invention ensures a high level of safety and ergonomics.
Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le guide peut comprendre une plaque de fin de guidage disposée sur une extrémité du guide du côté du fond du caisson et permettant de positionner des connecteurs de la batterie sur les moyens de connexion électriques de la batterie.According to an advantageous characteristic of the invention, the guide may comprise a guide end plate arranged on one end of the guide on the side of the bottom of the box and making it possible to position the battery connectors on the electrical connection means of the battery.
Cette plaque de fin de course peut être une pièce rapportée ou une déformation du guide. Elle assure ainsi un alignement des connecteurs des batteries avec des connecteurs du caisson. This end-of-travel plate can be an added part or a deformation of the guide. It thus ensures alignment of the battery connectors with the housing connectors.
En complément notamment de ce qui précède, le système de caisson peut comprendre un amortisseur disposé notamment au fond du caisson ou en face latérale du guide ou du caisson, pour amortir la descente de la batterie lors de l’insertion.In addition in particular to the above, the box system may comprise a damper placed in particular at the bottom of the box or on the side face of the guide or of the box, to dampen the descent of the battery during insertion.
Un tel amortisseur permet donc d’amortir la chute de la batterie en fin de course pour éviter l'endommagement des connecteurs et de la batterie. Such a damper therefore makes it possible to cushion the fall of the battery at the end of its travel to prevent damage to the connectors and the battery.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de caisson peut comprendre une soupape de sureté disposée sur une paroi du caisson et destinée à évacuer les gaz contenus dans le caisson lorsque la pression dépasse un seuil prédéterminé.According to one embodiment of the invention, the box system may comprise a safety valve arranged on a wall of the box and intended to evacuate the gases contained in the box when the pressure exceeds a predetermined threshold.
Une telle soupape assure la sécurité du caisson en cas d'emballement thermique en évacuant tout ou partie des gaz et/ou de la fumée contenue à l’intérieur du caisson. Ces gaz et/ou cette fumée peuvent provenir d’un dysfonctionnement de la batterie.Such a valve ensures the safety of the box in the event of thermal runaway by evacuating all or part of the gases and/or smoke contained inside the box. These gases and/or smoke may come from a malfunctioning battery.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de caisson peut comprendre un clapet anti-retour positionné au fond du caisson et destiné à évacuer de l’eau accumulée au fond du caisson. According to one embodiment of the invention, the box system can comprise a non-return valve positioned at the bottom of the box and intended to evacuate water accumulated at the bottom of the box.
Ce clapet permet d’évacuer l’eau stagnante produite par condensation ou par défaut d’étanchéité à l’intérieur du caisson. This valve is used to evacuate stagnant water produced by condensation or by lack of tightness inside the casing.
Selon une caractéristique de l’invention, le caisson peut comprendre plusieurs batteries rangées en parallèle sur la tranche, chaque batterie étant un parallélépipède rectangle à six faces rectangulaires. (430x300x80 mm). Un tel arrangement permet de ranger les batteries sur la tranche qui est le côté de la plus faible épaisseur. En d’autres termes, chaque batterie présente une section qui est rectangulaire avec le petit côté inséré dans le guide. Par exemple le petit côté peut avoir une épaisseur plus de deux fois inférieure au grand côté.According to a characteristic of the invention, the box can comprise several batteries arranged in parallel on the edge, each battery being a rectangular parallelepiped with six rectangular faces. (430x300x80mm). Such an arrangement makes it possible to store the batteries on the edge which is the side with the smallest thickness. In other words, each battery has a section that is rectangular with the short side inserted into the guide. For example, the small side can have a thickness more than twice less than the large side.
Par ailleurs, deux batteries voisines peuvent avantageusement être séparées par un séparateur de hauteur inférieure à la moitié de la hauteur de la batterie de sorte que les batteries partagent un volume commun. En d’autres termes, les batteries ne sont pas renfermées individuellement dans des compartiments fermés. Chaque batterie s’insère dans le guide par sa base, le reste de la batterie est dans un volume commun avec les autres batteries. De ce fait, la gestion thermique est globale. La soupape d’évacuation de gaz et le clapet d’évacuation d’eau concernent le volume global et non chaque batterie de façon individuelle.Furthermore, two neighboring batteries can advantageously be separated by a separator of height less than half the height of the battery so that the batteries share a common volume. In other words, the batteries are not individually enclosed in closed compartments. Each battery is inserted into the guide by its base, the rest of the battery is in a common volume with the other batteries. As a result, thermal management is global. The gas release valve and the water release valve relate to the overall volume and not to each coil individually.
Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un véhicule dans lequel est installé un système de caisson tel que décrit ci-dessus. Avantageusement, le système de caisson est installé dans le coffre du véhicule et accessible par le hayon ou la trappe de coffre du véhicule.According to another aspect of the invention, a vehicle is proposed in which a box system as described above is installed. Advantageously, the box system is installed in the trunk of the vehicle and accessible by the tailgate or the trunk hatch of the vehicle.
Le système de caisson selon l’invention peut occuper une partie du coffre du véhicule. Un utilisateur peut ainsi aisément retirer et insérer les batteries sans difficultés et sans trop d’effort physique. La disposition dans un coffre et l’angle d‘insertion permettent une accessibilité aisée pour tout type d’utilisateur, quelles que soient la taille et la force de l’utilisateur. The box system according to the invention can occupy part of the trunk of the vehicle. A user can thus easily remove and insert the batteries without difficulty and without much physical effort. The arrangement in a box and the insertion angle allow easy accessibility for all types of users, regardless of the size and strength of the user.
De préférence, le couvercle peut servir de plancher du coffre du véhicule. Ce couvercle joue alors un double rôle de protection du caisson et de plancher du coffre permettant une intégration parfaite du système caisson dans le véhicule.Preferably, the cover can serve as the floor of the trunk of the vehicle. This cover then plays a dual role of protecting the box and floor of the trunk allowing perfect integration of the box system in the vehicle.
D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants.
La est une vue schématique d’un véhicule dans lequel est installé un système de caisson selon l’invention ;
La est une vue schématique du véhicule de la illustrant le retrait ou l’insertion d’une batterie dans le système de caisson selon l’invention ;
La est une vue schématique externe du système de caisson selon l’invention ;
La est une vue en coupe schématique de l’intérieur du système de caisson selon l’invention ;
La est une vue en perspective du caisson selon l’invention ;
La est une vue en perspective du couvercle fermant le caisson selon l’invention ;
La est une vue schématique d’une armature tubulaire de renforcement du couvercle selon l’invention ;
La est une vue en perspective du guide selon l’invention ;
La est une vue schématique d’une plaque de fin de guidage et d’un amortisseur selon l’invention ; et
La est une vue schématique illustrant la disposition de la plaque de fin de guidage et de l’amortisseur relativement au guide et à la batterie.Other advantages and features of the invention will become apparent on reading the detailed description of implementations and non-limiting embodiments, and of the following appended drawings.
The is a schematic view of a vehicle in which a box system according to the invention is installed;
The is a schematic view of the vehicle from the illustrating the removal or insertion of a battery in the box system according to the invention;
The is an external schematic view of the box system according to the invention;
The is a schematic sectional view of the interior of the box system according to the invention;
The is a perspective view of the box according to the invention;
The is a perspective view of the cover closing the box according to the invention;
The is a schematic view of a tubular reinforcement of the lid according to the invention;
The is a perspective view of the guide according to the invention;
The is a schematic view of a guide end plate and damper according to the invention; and
The is a schematic view illustrating the arrangement of the guide end plate and damper relative to the guide and battery.
Description détaillée des figuresDetailed description of figures
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détail structurel, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.It is understood that the embodiments which will be described below are in no way limiting. In particular, variants of the invention may be imagined comprising only a selection of characteristics described below isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the prior art. This selection includes at least one preferably functional feature without structural detail, or with only part of the structural detail if only this part is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with each other if nothing prevents this combination from a technical point of view.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.In the figures, the elements common to several figures retain the same reference.
La présente invention consiste en la conception et l’intégration dans un véhicule existant ou lors de la conception du véhicule, d’un système de caisson pour batteries. Chaque batterie ou module de batterie pèse entre 8 et 15 kg. Il s’agit d’un module amovible que l’on charge à domicile ou que l’on acquière déjà chargé auprès d’un fournisseur ou d’un service assurant la charge et la maintenance des batteries, puis on l’installe dans le caisson dans un emplacement libre ou par exemple en remplacement d’un module déchargé. Un tel fonctionnement permet de répondre à l’un des problèmes des véhicules électriques qui est l’autonomie. La présente invention permet de faciliter le retrait et le chargement d’une batterie dans le caisson.The present invention consists of the design and integration into an existing vehicle or during the design of the vehicle, of a battery box system. Each battery or battery module weighs between 8 and 15 kg. This is a removable module that is charged at home or purchased already charged from a supplier or service that charges and maintains the batteries, then it is installed in the box in a free slot or for example to replace an unloaded module. Such operation makes it possible to respond to one of the problems of electric vehicles, which is autonomy. The present invention facilitates the removal and loading of a battery in the box.
Sur la est illustré un véhicule 1 dans lequel est intégré un système de caisson 2. Le véhicule est avantageusement, mais pas uniquement, un quadricycle de classe L6e et/ou L7e. La classe L6e concerne des quadricycles légers équipés de deux places assises au maximum et atteignant une vitesse maximale de 45 km/h. La classe L7e concerne des quadricycles lourds équipés de deux places assises au maximum et atteignant une vitesse maximale de 90 km/h.On the a vehicle 1 is shown in which a box system 2 is integrated. The vehicle is advantageously, but not exclusively, a class L6e and/or L7e quadricycle. Class L6e concerns light quadricycles equipped with a maximum of two seats and reaching a maximum speed of 45 km/h. Class L7e concerns heavy quadricycles equipped with a maximum of two seats and reaching a maximum speed of 90 km/h.
Le système de caisson 2 est installé à l’arrière du véhicule, idéalement dans le coffre et comprend l’ensemble de composants permettant son fonctionnement et sa fixation dans le véhicule.The box system 2 is installed at the rear of the vehicle, ideally in the boot and includes all the components allowing it to operate and be fixed in the vehicle.
Sur la on distingue le véhicule 1 pour lequel le hayon arrière 3 est grand ouvert de sorte à donner accès au coffre. Le système de caisson 2, installé dans le coffre, est alors accessible. Le couvercle du système de caisson peut être ouvert pour retirer ou insérer une batterie 4. On the we distinguish the vehicle 1 for which the tailgate 3 is wide open so as to provide access to the trunk. The box system 2, installed in the trunk, is then accessible. The housing system cover can be opened to remove or insert a battery 4.
Sur la , on distingue un peu plus en détail le système de coffre 2.On the , the trunk system 2 can be distinguished in a little more detail.
L’élément de base est le caisson 5. Il s’agit d’une caisse creuse comprenant quatre parois latérales et un fond, ouvert sur la partie supérieure. Il est conçu par injection de résine liquide, ou polymère ou composites, ou bien par la technique RTM (« Resin Transfert Molding » en anglais) par exemple. Ce caisson 5 peut être conçu à partir d’autres matériaux comme par exemple des polymères ou des matériaux composites (verre/carbone/talc…) ou encore des matériaux métalliques, comme l’aluminium et l’acier. Dans les polymères on peut citer des thermoplastiques comme le polypropylène (PP) ou l'acrylobutadiène styrène (ABS), et/ou des thermodures. La illustre un tel caisson 5 évidé avec un rebord.The basic element is box 5. This is a hollow box comprising four side walls and a bottom, open at the top. It is designed by injection of liquid resin, or polymer or composites, or by the RTM technique (“Resin Transfer Molding”) for example. This box 5 can be designed from other materials such as polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or else metallic materials, such as aluminum and steel. In the polymers, mention may be made of thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets. The illustrates such a recessed box 5 with a rim.
Une des particularités du caisson 5 est son inclinaison lorsqu’installé dans le véhicule. En particulier, la paroi qui sera face à l’utilisateur présente un angle α idéalement compris entre 30 et 45 degrés, par exemple 45 degrés dans l’exemple de la . Avec un tel angle, l’utilisateur debout devant le coffre du véhicule réalise peu d’effort pour attraper l’arrière de la batterie et la retirer du caisson. Il sollicite peu son dos comme cela est le cas lorsque la batterie est en position horizontale par exemple.One of the particularities of the box 5 is its inclination when installed in the vehicle. In particular, the wall that will be facing the user has an angle α ideally between 30 and 45 degrees, for example 45 degrees in the example of the . With such an angle, the user standing in front of the trunk of the vehicle makes little effort to grab the rear of the battery and remove it from the box. He puts little strain on his back, as is the case when the battery is in a horizontal position, for example.
Le fond du caisson 5 peut être conçu de façon à être à plat une fois installé ou bien incliné comme représenté sur la . The bottom of the box 5 can be designed so as to be flat once installed or inclined as shown in the .
Pour assurer la sécurité des batteries ainsi que l’étanchéité à l’intérieur du caisson 5, il est prévu un couvercle 6 venant fermer le caisson par le dessus. Par exemple, ce couvercle est doté de charnières venant en prise avec un rebord supérieur du caisson pour permettre à ce couvercle de pivoter et laisser entrevoir l’intérieur du caisson. To ensure the safety of the batteries as well as the tightness inside the casing 5, a cover 6 is provided which closes the casing from above. For example, this cover is equipped with hinges that come into engagement with an upper edge of the box to allow this cover to pivot and reveal the interior of the box.
Un système de fermeture 7 (une serrure par exemple) centralise le verrouillage mécanique du couvercle 6 en un ou plusieurs points (idéalement 2 à 4 points de verrouillage), pour permettre un maintien ferme de ce couvercle sur le caisson et assurer la sécurité contre les intrusions et la malveillance.A locking system 7 (a lock for example) centralizes the mechanical locking of the cover 6 at one or more points (ideally 2 to 4 locking points), to allow a firm hold of this cover on the box and ensure security against intrusion and malice.
On distingue également une soupape de sureté 8 disposée sur une paroi du caisson 5 et destinée à évacuer les gaz contenus dans le caisson lorsque la pression dépasse un seuil prédéterminé. En effet le contenu du caisson est hermétique. En cas d’échauffement thermique ou tout autre dysfonctionnement des batteries, des gaz peuvent s’échapper des batteries et augmenter dangereusement la pression à l’intérieur du caisson. Une telle situation peut être problématique. Afin de libérer les gaz formés, la soupape est une pièce mécanique qui reste fermé tant que la différence de pression entre l’intérieur du caisson et l’extérieur reste inférieur à un seuil prédéterminé. Lorsque ce seuil est dépassé en raison d’une pression trop forte à l’intérieur, cette soupape s’ouvre pour libérer du gaz vers l’extérieur. There is also a safety valve 8 arranged on a wall of the casing 5 and intended to evacuate the gases contained in the casing when the pressure exceeds a predetermined threshold. Indeed the contents of the box are airtight. In the event of thermal overheating or any other malfunction of the batteries, gases may escape from the batteries and dangerously increase the pressure inside the casing. Such a situation can be problematic. In order to release the gases formed, the valve is a mechanical part which remains closed as long as the pressure difference between the inside of the box and the outside remains below a predetermined threshold. When this threshold is exceeded due to too much pressure inside, this valve opens to release gas to the outside.
On distingue également sur la une traverse de protection 10 destinée à être fixée sur le châssis du véhicule 1 entre l’habitacle et la zone coffre afin d’éviter un déplacement du caisson en cas de choc. Par ailleurs la traverse 10 est aussi un support de fixation du système.We also distinguish on the a protective crosspiece 10 intended to be fixed to the chassis of the vehicle 1 between the passenger compartment and the boot area in order to prevent the box from moving in the event of an impact. Furthermore, the crosspiece 10 is also a support for fixing the system.
Le support 9 a une double fonction, permettre de solidariser le fond du caisson 5 au châssis du véhicule et protéger le caisson. La forme et les dimensions de la traverse et du support sont bien évidemment en accord avec le type de véhicule utilisé.The support 9 has a dual function, allowing the bottom of the casing 5 to be secured to the chassis of the vehicle and protecting the casing. The shape and dimensions of the cross member and the support are obviously in accordance with the type of vehicle used.
La est une vue en coupe permettant d’entrevoir l’intérieur du caisson 5.The is a sectional view showing the inside of the box 5.
On y distingue un guide 12 également visible sur la .There is a guide 12 also visible on the .
Le guide 12 peut être conçu par injection de résine liquide, ou polymère ou composites, ou bien par la technique RTM (« Resin Transfert Molding » en anglais) par exemple. Ce guide 12 peut être conçu à partir d’autres matériaux comme par exemple des polymères ou des matériaux composites (verre/carbone/talc…) ou encore des matériaux métalliques, comme l’aluminium et l’acier. Dans les polymères on peut citer des thermoplastiques comme le polypropylène (PP) ou l'acrylobutadiène styrène (ABS), et/ou des thermodures.The guide 12 can be designed by injection of liquid resin, or polymer or composites, or else by the RTM technique (“Resin Transfer Molding”) for example. This guide 12 can be designed from other materials such as polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or even metallic materials, such as aluminum and steel. In the polymers, mention may be made of thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets.
Avantageusement, le revêtement du guide 12 est à base d’un matériau lisse à faible coefficient de frottement comme par exemple le téflon ou tout autre matériau/revêtement équivalent.Advantageously, the coating of the guide 12 is based on a smooth material with a low coefficient of friction such as for example Teflon or any other equivalent material/coating.
On constate que le guide 12 comporte plusieurs compartiments comprenant chacun un support délimité latéralement de chaque côté par un séparateur. Le support est en forme de « L ». La batterie étant destinée à glisser sur la partie longue du « L » le long de la paroi inclinée du caisson, puis vernir se poser sur la partie courte du « L » au fond du caisson. Comme on le voit sur la , des moyens de connexions électriques 13 sont disposés au fond du caisson pour venir en prise avec des connecteurs électriques de la batterie 11. It can be seen that the guide 12 comprises several compartments each comprising a support delimited laterally on each side by a separator. The bracket is “L” shaped. The battery is intended to slide on the long part of the "L" along the inclined wall of the box, then varnish to land on the short part of the "L" at the bottom of the box. As seen on the , electrical connection means 13 are arranged at the bottom of the box to come into engagement with the electrical connectors of the battery 11.
Une fois insérée, la batterie 11 sur la est maintenue en position grâce la pièce de maintien 14 disposé sur la face interne du couvercle 6. Il s’agit d’un arrangement dans lequel le coin le plus haut de la batterie 11 est calé dans la pièce de maintien 14, et le coin le plus bas est calé dans le creux du guide, l’intersection des segments du « L ».Once inserted, the battery 11 on the is held in position by means of the retaining piece 14 arranged on the internal face of the cover 6. This is an arrangement in which the highest corner of the battery 11 is wedged into the retaining piece 14, and the corner the lowest is wedged in the hollow of the guide, the intersection of the segments of the "L".
Dans l’exemple de la , le guide peut accueillir six batteries individuelles. Le guide 12 est plaqué sur la paroi inclinée du caisson qui sert de face d’indexage/de référence. Le guide peut également être conformé à partir de la paroi inclinée du caisson.In the example of the , the guide can accommodate six individual batteries. The guide 12 is pressed against the inclined wall of the box which serves as an indexing/reference face. The guide can also be shaped from the inclined wall of the box.
Chaque batterie peut aisément glisser sur le guide avec un minimum de frottement pour éviter toute résistance et tout effort inutile de la part de l’utilisateur. Chaque batterie peut glisser par gravité jusqu’à sa position opérationnelle. Each battery can easily slide on the guide with a minimum of friction to avoid any resistance and unnecessary effort on the part of the user. Each battery can slide by gravity to its operational position.
Il est prévu un clapet anti-retour 15 positionné au fond du caisson 5 et destiné à évacuer de l’eau accumulée au fond du caisson. Ce clapet peut être manuel ou mécanique ou géré automatiquement au moyen d’un capteur d’humidité et d’une gestion électronique intégrée dans le caisson et alimentée par une source d’énergie indépendante ou par l’alimentation du véhicule. There is provided a non-return valve 15 positioned at the bottom of the casing 5 and intended to evacuate the water accumulated at the bottom of the casing. This damper can be manual or mechanical or managed automatically by means of a humidity sensor and electronic management integrated into the box and powered by an independent energy source or by the vehicle power supply.
La est une vue en perspective montrant le dessous du couvercle 6. Il est conçu par injection de résine liquide, ou polymère ou composites, ou bien par la technique RTM (« Resin Transfert Molding » en anglais) par exemple. Ce couvercle 6 peut être conçu à partir d’autres matériaux comme par exemple des polymères ou des matériaux composites (verre/carbone/talc…) ou encore des matériaux métalliques, comme l’aluminium et l’acier. Dans les polymères on peut citer des thermoplastiques comme le polypropylène (PP) ou l'acrylobutadiène styrène (ABS), et/ou des thermodures.The is a perspective view showing the underside of the cover 6. It is designed by injection of liquid resin, or polymer or composites, or else by the RTM technique (“Resin Transfer Molding”) for example. This cover 6 can be designed from other materials such as for example polymers or composite materials (glass/carbon/talc, etc.) or else metallic materials, such as aluminum and steel. In the polymers, mention may be made of thermoplastics such as polypropylene (PP) or acrylobutadiene styrene (ABS), and/or thermosets.
De préférence, on assure la solidité du couvercle 6 en insérant une armature tubulaire 16 de renforcement en aluminium ou en acier. Cette armature tubulaire 16 est également visible sur la avec une présence de deux tubes au niveau central pour la fixation et le renfort de la pièce de maintien 14 et la fixation des charnières du couvercle et les serrures.Preferably, the solidity of the cover 6 is ensured by inserting a tubular reinforcement 16 of aluminum or steel reinforcement. This tubular reinforcement 16 is also visible on the with the presence of two tubes at the central level for fixing and reinforcing the retaining piece 14 and fixing the lid hinges and the locks.
On distingue également un joint d’étanchéité 17 permettant de rendre hermétique l’intérieur du caisson une fois le couvercle 6 fermé.There is also a seal 17 making it possible to seal the interior of the box once the cover 6 is closed.
Sur les figures 9 et 10 on distingue une plaque de fin de guidage 18 disposée sur une extrémité du guide 12 du côté du fond du caisson. Lorsque la batterie glisse vers le fond du caisson, la plaque de fin de guidage 18 positionne la batterie correctement pour que les connecteurs de la batterie viennent en prise avec les moyens de connexions électriques 19 du caisson. Il s’agit d’un calage latéral permettant de bien guider la batterie et éviter tout décalage ou désalignement. Figures 9 and 10 can be seen at the end of the guide plate 18 disposed on one end of the guide 12 on the side of the bottom of the box. When the battery slides towards the bottom of the casing, the guide end plate 18 positions the battery correctly so that the battery connectors come into engagement with the electrical connection means 19 of the casing. This is a lateral wedging to properly guide the battery and avoid any offset or misalignment.
Un amortisseur 20 est fixé sur la plaque de fin de guidage en opposition avec la face inférieure de la batterie lors de l’insertion. L’amortisseur permet à la batterie de se positionner en douceur sur les moyens de connexions sans choc. L’amortisseur peut être directement fixé au guide ou au caisson ou à un autre élément fixe tout en réalisant la même fonction de fin d’insertion en douceur. A damper 20 is fixed on the guide end plate in opposition to the underside of the battery during insertion. The shock absorber allows the battery to position itself gently on the means of connection without shock. The shock absorber can be directly fixed to the guide or to the box or to another fixed element while performing the same function of smooth insertion end.
Ainsi avec le système selon l’invention, les batteries sont insérées à l’oblique avec un angle optimal de 30° à 45°, favorisant l’insertion par le hayon du coffre en limitant la cambrure de l’utilisateur (dos-jambe) pour rester dans une zone d’ergonomie admissible, c’est-à-dire à hauteur du fond de coffre plus environ 20 cm). Les batteries sont empilées sur la tranche, les unes à côté des autres le long d’un axe horizontal, ceci favorisant la compacité de l’empilement. L’ensemble du pack est une cuve intégrable en une fois dans le véhicule et sur laquelle il est possible d’intégrer l’ensemble des fonctions complémentaires nécessaires en limitant les modifications volumiques.Thus with the system according to the invention, the batteries are inserted obliquely with an optimal angle of 30° to 45°, favoring insertion through the tailgate of the trunk by limiting the arch of the user (back-leg) to remain in an acceptable ergonomic zone, i.e. at the height of the bottom of the boot plus approximately 20 cm). The batteries are stacked on edge, next to each other along a horizontal axis, this favoring the compactness of the stack. The entire pack is a tank that can be integrated into the vehicle at once and on which it is possible to integrate all the additional functions necessary by limiting volume modifications.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. De nombreuses modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir du cadre de la présente invention telle que décrite.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described. Many modifications can be made to these examples without departing from the scope of the present invention as described.

Claims (19)

  1. Système de caisson apte à recevoir au moins une batterie amovible, ce système étant destiné à être installé dans un véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend :
    - un caisson comportant une ouverture et un guide ; lorsque le caisson est inséré dans le véhicule, l’ouverture se trouve au niveau supérieur et le guide présente un angle d’insertion de la batterie compris entre 5 et 85 degrés par rapport à un axe horizontal,
    - le fond du caisson, disposé du côté opposé à l’ouverture, comporte des moyens de connexions électriques de la batterie,
    - un couvercle de fermeture du caisson, la face interne du couvercle comportant une pièce de maintien de la batterie en position lorsque le couvercle est fermé et la batterie insérée dans le caisson.    Box system capable of receiving at least one removable battery, this system being intended to be installed in a vehicle, characterized in that it comprises:
    - A box comprising an opening and a guide; when the box is inserted into the vehicle, the opening is at the upper level and the guide has a battery insertion angle of between 5 and 85 degrees with respect to a horizontal axis,
    - the bottom of the box, arranged on the side opposite the opening, comprises electrical connection means for the battery,
    - A box closure cover, the inner face of the cover comprising a part for holding the battery in position when the cover is closed and the battery inserted into the box.
  2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’angle d’insertion est compris entre 30 et 45 degrés. System according to Claim 1, characterized in that the angle of insertion is between 30 and 45 degrees.
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide présente une surface en matériau lisse permettant à la batterie de coulisser par gravité lors de l’insertion.System according to Claim 1 or 2, characterized in that the guide has a surface of smooth material allowing the battery to slide by gravity during insertion.
  4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide comporte plusieurs voies parallèles, chaque voie permettant l’insertion d’une batterie depuis l’ouverture jusqu’aux moyens de connexion électriques de la batterie.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the guide comprises several parallel tracks, each track allowing the insertion of a battery from the opening to the electrical connection means of the battery.
  5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide est une plaque avec un revêtement en téflon comportant des séparateurs saillants et allongés allant de l’ouverture vers le fond du caisson ; une voie étant l’espace entre deux séparateurs ; l’extrémité inférieur du guide comportant un rebord sur lequel la batterie insérée est destinée à venir se poser. System according to Claim 4, characterized in that the guide is a plate with a Teflon coating comprising projecting and elongated separators going from the opening towards the bottom of the box; a lane being the space between two separators; the lower end of the guide having a rim on which the inserted battery is intended to rest.
  6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de maintien est en matériau plastique ou en composite et présente une forme apte à épouser une extrémité supérieure de la batterie.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the retaining part is made of plastic or composite material and has a shape capable of matching an upper end of the battery.
  7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de maintien comporte une pointe comprenant une butée souple de type élastomère destiné à venir en contact avec une batterie insérée.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the holding part comprises a tip comprising a flexible stop of the elastomer type intended to come into contact with an inserted battery.
  8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle comporte un joint d’étanchéité.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the lid includes a seal.
  9. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle comporte une armature tubulaire de renforcement.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover comprises a tubular reinforcing frame.
  10. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un cadre support du caisson positionné autour du caisson et destiné à fixer l’ensemble caisson, guide et couvercle au véhicule. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a box support frame positioned around the box and intended to fix the box, guide and cover assembly to the vehicle.
  11. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une traverse de protection destinée à être fixée sur le châssis du véhicule entre l’habitacle et la zone coffre afin d’éviter un déplacement du caisson en cas de choc. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a protective crosspiece intended to be fixed to the chassis of the vehicle between the passenger compartment and the boot area in order to prevent the box from moving in the event of an impact. .
  12. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide comprend une plaque de fin de guidage disposée sur une extrémité du guide du côté du fond du caisson et permettant de positionner les connecteurs de la batterie sur les moyens de connexion électriques de la batterie. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the guide comprises a guide end plate arranged on one end of the guide on the side of the bottom of the box and making it possible to position the battery connectors on the electrical connection means drums.
  13. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un amortisseur disposé au fond du caisson ou en face latérale du guide ou du caisson pour amortir la descente de la batterie lors de l’insertion. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a damper arranged at the bottom of the box or on the side face of the guide or of the box to dampen the descent of the battery during insertion.
  14. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une soupape de sureté disposée sur une paroi du caisson et destinée à évacuer les gaz contenus dans le caisson lorsque la pression dépasse un seuil prédéterminé. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a safety valve arranged on a wall of the box and intended to evacuate the gases contained in the box when the pressure exceeds a predetermined threshold.
  15. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un clapet anti-retour positionné au fond du caisson et destiné à évacuer de l’eau accumulée au fond du caisson. System according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a non-return valve positioned at the bottom of the box and intended to evacuate water accumulated at the bottom of the box.
  16. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson comprend plusieurs batteries rangées en parallèle sur la tranche, chaque batterie étant un parallélépipède à six faces rectangulaires. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the box comprises several batteries arranged in parallel on the edge, each battery being a parallelepiped with six rectangular faces.
  17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que deux batteries voisines sont séparées par un séparateur de hauteur inférieure à la moitié de la hauteur de la batterie de sorte que les batteries partagent un volume commun. System according to Claim 16, characterized in that two neighboring batteries are separated by a separator of height less than half the height of the battery so that the batteries share a common volume.
  18. Véhicule dans lequel est installé un système de caisson de l’une quelconque des revendications précédentes, ce système de caisson étant installé dans le coffre du véhicule et accessible par le hayon ou la trappe de coffre du véhicule. Vehicle in which is installed a box system of any one of the preceding claims, this box system being installed in the trunk of the vehicle and accessible by the tailgate or the trunk hatch of the vehicle.
  19. Véhicule selon la revendication 18, caractérisé en ce que le couvercle sert de plancher du coffre du véhicule. Vehicle according to Claim 18, characterized in that the lid serves as the floor of the vehicle boot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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