FR2963582A1 - Vehicle e.g. electric vehicle, has power control unit whose face is coupled with side face of battery when connector of unit cooperates with connector of battery, where battery is connected to electric machine that is controlled by unit - Google Patents
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Abstract
Description
VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE COMPORTANT UNE UNITE DE CONTROLE DE PUISSANCE ACCOLEE A UNE BATTERIE [1] DOMAINE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne un véhicule électrique ou hybride comportant une unité de contrôle de puissance accolée à une batterie. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules hybrides ayant un train arrière tracté électriquement. [3] ETAT DE LA TECHNIQUE [4] On connaît des véhicules hybrides 11 montrés sur la Figure 1 Io comportant un train avant (non représenté) tracté à l'aide d'un moteur thermique et un train arrière 10 tracté par une machine 12 électrique. Comme visible sur la Figure 1, le train arrière 10 est situé derrière la rangée des sièges 14 arrière du véhicule. [5] Plus précisément, la machine 12 électrique est en relation avec 15 une batterie 15 de forme sensiblement parallélépipédique. En outre, une unité 16 de contrôle de puissance assure la commande électrique de la machine 12. Cette unité 16 de contrôle est installée à proximité d'un pot d'échappement référencé 17. [6] Lorsque la machine 12 fonctionne en mode moteur, l'unité 16 de 20 contrôle assure la transformation de la tension continue de la batterie 15 en une tension triphasée dédiée à l'alimentation de la machine 12. Et lorsque la machine 12 fonctionne en mode générateur, l'unité 16 de contrôle assure la transformation de la tension triphasée délivrée par la machine 12 en une tension continue appliquée à la batterie 15. 25 [07] Dans les véhicules connus, la batterie et l'unité de contrôle sont reliées par un câble et sont associées chacune à un système de refroidissement. L'invention vise à améliorer les véhicules existants. [8] OBJET DE L'INVENTION [9] A cet effet, l'invention propose d'équiper la batterie et l'unité de contrôle de connecteurs directement coopérants permettant d'assembler ces deux éléments en accolant une des faces de l'unité de contrôle avec une des faces latérales de la batterie. On économise ainsi un câble pour réaliser la connexion entre ces deux éléments. En outre, les deux éléments étant côte à côte, il est possible de les refroidir au moyen d'un seul et même système de refroidissement à air ou à eau. [10] L'invention concerne donc un véhicule comportant : io - une machine électrique, - une batterie en relation avec la machine électrique, cette batterie comportant une face supérieure et une face inférieure et des faces latérales s'étendant entre la face inférieure et la face supérieure de la batterie, et - une unité de contrôle de puissance pour commander électriquement la is machine électrique, caractérisé en ce que - la batterie et l'unité de contrôle de puissance sont équipées chacune d'un connecteur, ces connecteurs étant directement coopérants, - une face de l'unité de contrôle est accolée à une face latérale de la batterie lorsque le connecteur de l'unité de contrôle entre en coopération avec le 20 connecteur de la batterie. [011] Selon une réalisation, la batterie étant de forme sensiblement parallélépipédique, l'unité de contrôle est accolée à la face latérale de la batterie positionnée vers un arrière du véhicule situé du côté d'un pot d'échappement. 25 [012] Selon une réalisation, le connecteur de la batterie est positionné dans un évidement de la batterie tandis que le connecteur de l'unité de contrôle s'étend en saillie par rapport à une de ses faces. [013] Selon une réalisation, l'évidement débouche dans la face supérieure ou inférieure de la batterie et dans la face latérale de la batterie 30 contre laquelle l'unité de contrôle est accolée. [14] Selon une réalisation, l'évidement est délimité par des parois qui présentent en coupe une forme en L. [15] Selon une réalisation, l'unité de contrôle comporte des moyens de fixation destinés à entrer en coopération avec des moyens de réception que comporte la batterie afin de solidariser mécaniquement l'unité de contrôle avec la batterie. [16] Selon une réalisation, les moyens de fixation sont positionnés chacun dans un évidement ménagé dans un boîtier de l'unité de contrôle. [17] Selon une réalisation, la batterie est orientée transversalement par io rapport à une direction d'allongement du véhicule suivant la direction de sa plus grande dimension. [18] Selon une réalisation, l'unité de contrôle comporte deux onduleurs et un convertisseur continu/continu. [19] Selon une réalisation, il comporte un système de refroidissement is commun à la batterie et à l'unité de contrôle. [20] Selon une réalisation, l'unité de contrôle comporte des faces latérales positionnées du côté d'ailes du véhicule et une face latérale positionnée vers un arrière du véhicule, l'ensemble formé par l'unité de contrôle et la batterie est situé du côté avant du véhicule par rapport à un pot 20 d'échappement du véhicule, un conduit d'échappement relié au pot s'étendant en regard des faces latérales de l'unité de contrôle positionnée du côté des ailes du véhicule et de la face latérale de l'unité de contrôle positionnée vers l'arrière du véhicule. [21] BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 [022] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [23] Figure 1 (déjà décrite) : une représentation schématique de l'implantation d'une batterie et d'une unité de contrôle de puissance dans un véhicule selon l'état de la technique ; [24] Figure 2 : une représentation schématique de l'implantation d'une batterie et d'une unité de contrôle de puissance dans un véhicule selon l'invention ; [25] Figure 3 : une représentation schématique en perspective d'une batterie selon l'invention comportant un connecteur positionné dans un évidement de la batterie ; io [026] Figure 4 : une représentation schématique en perspective d'une unité de contrôle selon l'invention ; [027] Figures 5a-5b : des vues respectivement en perspective et en coupe d'un assemblage entre une batterie et une unité de contrôle selon l'invention ; is [028] Figure 6 : une représentation schématique des différents composants internes d'une unité de contrôle selon l'invention. [29] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [30] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE 20 L'INVENTION [31] La Figure 2 montre une vue de dessus d'un véhicule 11 selon l'invention comportant dans sa partie arrière un train arrière 10 tracté par une machine 12 électrique. Cette machine 12 électrique est en relation avec une batterie 15 de forme sensiblement parallélépipédique. Une unité 16 de 25 contrôle également de forme sensiblement parallélépipédique assure la commande électrique de la machine électrique 12. Le train arrière 10 est situé derrière la rangée des sièges 14 arrière du véhicule. [32] Plus précisément, cette batterie 15 s'étend de préférence transversalement par rapport à la direction d'allongement A du véhicule suivant sa plus grande dimension D. Cette batterie 15 présente deux faces inférieure 15.1 et supérieure 15.2 ainsi que quatre faces latérales 15.3, 15.4, 15.5, 15.6 qui s'étendent entre les faces inférieure 15.1 et supérieure 15.2. [33] Les faces inférieure 15.1 et supérieure 15.2 sont sensiblement parallèles au plancher P du véhicule qui s'étend dans le plan de la feuille. La face inférieure 15.1 est positionnée en dessous de la face supérieure 15.2 lorsque le véhicule est en cours d'utilisation. Les faces latérales 15.3 et 15.4 sont situées du côté des ailes du véhicule. La face 15.5 dite face « avant » est située du côté du tableau de bord du véhicule (non représenté), tandis io que la face 15.6 dite face « arrière » opposée à la face avant est située vers l'arrière du véhicule, c'est-à-dire du côté du pot d'échappement 17. [34] En outre, comme visible sur la Figure 3, la batterie 15 est équipée d'un connecteur 19 positionné dans un évidement 20 ménagé dans la batterie 15. Ce connecteur 19 est destiné à coopérer avec le connecteur 26 is de l'unité 16 de contrôle. Cet évidement 20 débouche dans la face 15.6 située en regard de l'unité 16 de contrôle et dans la face supérieure 15.2 de la batterie 15. Selon une réalisation, comme visible sue la Figure 5b, les parois 20.1, 20.2 de la batterie 15 délimitant cet évidement 20 présentent en coupe une forme de L. 20 [035] La batterie 15 comporte également des moyens 21.1-21.4 de réception, comme par exemple des trous taraudés destinés à recevoir les moyens 28.1-28.4 de fixation de l'unité 16 de contrôle (cf Figure 3). [36] Par ailleurs, comme montré sur la Figure 4, l'unité 16 de contrôle de forme sensiblement parallélépipédique présente deux faces inférieure 25 16.1 et supérieure 16.2 ainsi que quatre faces latérales 16.3, 16.4, 16.5, 16.6 qui s'étendent entre les faces inférieure 16.1 et supérieure 16.2. [37] Les faces inférieure 16.1 et supérieure 16.2 sont sensiblement parallèles au plancher P du véhicule, la face inférieure 16.1 étant positionnée en dessous de la face supérieure 16.2 lorsque le véhicule est en cours 30 d'utilisation. Les faces latérales 16.3 et 16.4 sont situées du côté des ailes du véhicule. La face 16.5 dite face « avant » est située vers l'avant du véhicule (non représentée), tandis que la face 16.6 dite face « arrière » opposée à la face avant est située vers l'arrière 10 du véhicule. [38] Cette unité 16 de contrôle comporte également un connecteur 26 qui s'étend en saillie par rapport à la face avant 16.5, ce connecteur 26 étant destiné à venir coopérer avec le connecteur 19 de la batterie 15. Cette unité 16 de contrôle comporte également des moyens 28.1-28.4 de fixation, par exemple des vis quart de tour, destinés à venir coopérer avec les moyens 21.1-21.4 de réception de la batterie 15. Ces moyens 21.1-21.4 de fixation sont positionnés dans des ouvertures 29 ménagées dans le boitier de l'unité io 16 de contrôle. [39] Comme montré sur les Figure 5a et 5b, lorsque le connecteur 26 de l'unité 16 de contrôle entre en coopération avec le connecteur 19 de la batterie 15, la face latérale avant 16.5 de l'unité 16 de contrôle est accolée à la face latérale arrière 15.6 de la batterie 15. Le terme « accolée » signifie is que la face 16.5 de l'unité 16 de contrôle est plaquée contre la face 15.6 de la batterie 15 quasiment sans aucun espace entre les deux faces 15.6 et 16.5. Néanmoins, les deux faces 15.6, 16.5 seraient toujours accolées l'une à l'autre s'il existait un léger espace de quelques millimètres entre les deux faces ou si ces deux faces 15.6, 16.5 étaient séparées l'une par rapport à 20 l'autre par une pièce intermédiaire, par exemple un pièce d'isolation thermique, de faible épaisseur. [40] Les connecteurs 19 et 26 sont directement coopérant c'est-à-dire qu'ils coopèrent entre eux sans qu'un câble soit positionné entre ces deux connecteurs. 25 [041] Une fois que l'ensemble est connecté, il suffit à l'opérateur de faire coopérer les moyens de fixation 28.1-28.4 de l'unité 16 de contrôle avec les moyens 21.1-21.4 de réception de la batterie 15 afin de solidariser ensemble les deux éléments 15 et 16. Dans le cas où des vis quart de tour sont utilisées, il suffira à l'utilisateur d'appliquer un effort en rotation à toutes les 30 vis 28.1-28.4 pour solidariser l'unité 16 de contrôle avec la batterie 15. [42] Etant donné que les deux éléments 15 et 16 se trouvent côte à côte, il est possible de profiter de cette configuration pour n'utiliser qu'un seul système de refroidissement à air ou à eau référencé 30 sur la Figure 2. [43] On note également que l'ensemble formé par l'unité 16 de contrôle et la batterie 15 est positionné devant le pot 17 d'échappement, c'est-à-dire que l'ensemble formé par l'unité 16 de contrôle et la batterie 15 est situé du côté avant du véhicule par rapport au pot d'échappement. En outre, un conduit d'échappement 17.1 relié au pot 17 s'étend en regard des faces latérales 16.3, 16.4 de l'unité 16 de contrôle positionnée du côté des ailes du io véhicule et de la face latérale 16.6 de l'unité 16 de contrôle positionnée vers l'arrière du véhicule. [44] En variante, les moyens 28.1-28.4 de fixation appartiennent à la batterie 15 tandis que les moyens 21.1-21.4 de réception appartiennent à l'unité 16 de contrôle. En variante, l'évidement 20 est ménagé dans l'unité 16 is de contrôle tandis que la batterie 15 comporte un connecteur 19 saillant. En variante, l'unité 16 de contrôle pourrait être accolée à une autre face 15.1-15.6 de la batterie 15. [45] Selon une réalisation montrée sur la Figure 6, l'unité 16 de contrôle comporte notamment deux onduleurs 23.1, 23.2. Lorsque la machine 12 20 fonctionne en mode moteur (notamment lorsque la vitesse du véhicule sera inférieure à un certain seuil), ces onduleurs 23.1, 23.2 assurent la transformation de la tension continue de la batterie 15 en une tension triphasée dédiée à l'alimentation de la machine 12. Et lorsque la machine 12 fonctionne en mode générateur (notamment au cours des phases de 25 freinage ou des phases de roulage sur autoroute), ces onduleurs 23.1, 23.2 assurent la transformation de la tension triphasée délivrée par la machine 12 en une tension continue appliquée à la batterie 15. [46] L'unité 16 de contrôle permet le cas échéant la recharge de la batterie 15 par une source d'énergie externe au véhicule. A cet effet, l'unité 30 16 comporte un convertisseur 24 continu/continu pour rendre compatible la tension de la source d'énergie extérieure avec celle de la batterie 15. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION [2] The invention relates to an electric or hybrid vehicle comprising a power control unit contiguous to a battery. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of hybrid vehicles having an electrically towed rear axle. [3] STATE OF THE ART [4] Hybrid vehicles 11 shown in FIG. 1 Io comprising a front axle (not shown) towed with a heat engine and a machine-drawn rear axle 12 are known. electric. As shown in Figure 1, the rear axle 10 is located behind the row of rear seats 14 of the vehicle. [5] More specifically, the electric machine 12 is in relation with a battery 15 of substantially parallelepiped shape. In addition, a power control unit 16 provides electrical control of the machine 12. This control unit 16 is installed near a muffler referenced 17. [6] When the machine 12 operates in motor mode, the control unit 16 ensures the transformation of the DC voltage of the battery 15 into a three-phase voltage dedicated to the supply of the machine 12. And when the machine 12 is operating in generator mode, the control unit 16 ensures the transformation of the three-phase voltage delivered by the machine 12 into a DC voltage applied to the battery 15. [07] In the known vehicles, the battery and the control unit are connected by a cable and are each associated with a system of cooling. The invention aims to improve existing vehicles. [8] OBJECT OF THE INVENTION [9] For this purpose, the invention proposes to equip the battery and the control unit directly cooperating connectors to assemble these two elements by joining one of the faces of the unit control with one of the side faces of the battery. This saves a cable to make the connection between these two elements. In addition, the two elements being side by side, it is possible to cool them by means of a single air or water cooling system. [10] The invention therefore relates to a vehicle comprising: - an electric machine, - a battery in relation to the electric machine, this battery having an upper face and a lower face and side faces extending between the lower face and the upper face of the battery, and - a power control unit for electrically controlling the electrical machine, characterized in that - the battery and the power control unit are each equipped with a connector, these connectors being directly cooperating, one side of the control unit is contiguous to a side face of the battery when the connector of the control unit is in cooperation with the connector of the battery. [011] In one embodiment, the battery being of substantially parallelepiped shape, the control unit is contiguous to the side face of the battery positioned towards a rear of the vehicle located on the side of a muffler. [012] In one embodiment, the battery connector is positioned in a recess of the battery while the connector of the control unit protrudes from one of its faces. [013] In one embodiment, the recess opens into the upper or lower face of the battery and into the side face of the battery 30 against which the control unit is contiguous. [14] According to one embodiment, the recess is delimited by walls which have an L-shaped cross section. [15] In one embodiment, the control unit comprises fixing means intended to enter into cooperation with means of reception that includes the battery to mechanically secure the control unit with the battery. [16] According to one embodiment, the fixing means are each positioned in a recess in a housing of the control unit. According to one embodiment, the battery is oriented transversely with respect to a direction of elongation of the vehicle in the direction of its largest dimension. [18] In one embodiment, the control unit comprises two inverters and a DC / DC converter. [19] In one embodiment, it comprises a cooling system is common to the battery and the control unit. [20] In one embodiment, the control unit has side faces positioned on the vehicle wing side and a side face positioned towards a rear of the vehicle, the assembly formed by the control unit and the battery is located the front side of the vehicle with respect to a vehicle exhaust pot, an exhaust duct connected to the pot extending facing the lateral faces of the control unit positioned on the side of the vehicle wings and the face side of the control unit positioned towards the rear of the vehicle. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [022] The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures that accompany it. These figures are given for illustrative but not limiting of the invention. They show: [23] FIG. 1 (already described): a schematic representation of the implantation of a battery and a power control unit in a vehicle according to the state of the art; [24] Figure 2: a schematic representation of the implantation of a battery and a power control unit in a vehicle according to the invention; [25] Figure 3: a schematic perspective view of a battery according to the invention having a connector positioned in a recess of the battery; [026] Figure 4: a schematic perspective representation of a control unit according to the invention; [027] Figures 5a-5b: views respectively in perspective and in section of an assembly between a battery and a control unit according to the invention; is [028] Figure 6: a schematic representation of the various internal components of a control unit according to the invention. [29] Identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another. [30] DESCRIPTION OF EXAMPLES OF THE INVENTION [31] Figure 2 shows a top view of a vehicle 11 according to the invention having in its rear part a rear axle 10 pulled by an electric machine 12. This electric machine 12 is in relation with a battery 15 of substantially parallelepiped shape. A control unit 16 also of substantially parallelepiped shape provides electrical control of the electric machine 12. The rear axle 10 is located behind the row of rear seats 14 of the vehicle. [32] More specifically, this battery 15 preferably extends transversely with respect to the direction of elongation A of the vehicle along its largest dimension D. This battery 15 has two bottom faces 15.1 and 15.2 and four side faces 15.3 , 15.4, 15.5, 15.6 extending between the bottom faces 15.1 and 15.2. [33] The lower surfaces 15.1 and 15.2 are substantially parallel to the floor P of the vehicle which extends in the plane of the sheet. The underside 15.1 is positioned below the top face 15.2 when the vehicle is in use. The side faces 15.3 and 15.4 are located on the side of the wings of the vehicle. The face 15.5 called "front" face is located on the side of the vehicle dashboard (not shown), whereas the face 15.6 called "rear" face opposite to the front face is located towards the rear of the vehicle, it is that is to say on the side of the muffler 17. [34] Furthermore, as shown in Figure 3, the battery 15 is equipped with a connector 19 positioned in a recess 20 formed in the battery 15. This connector 19 is intended to cooperate with the connector 26 is the control unit 16. This recess 20 opens into the face 15.6 located opposite the control unit 16 and in the upper face 15.2 of the battery 15. In one embodiment, as shown in FIG. 5b, the walls 20.1, 20.2 of the battery 15 delimiting this recess 20 have an L-shaped cross-section 20. [035] The battery 15 also comprises receiving means 21.1-21.4, such as, for example, tapped holes for receiving the fixing means 28.1-28.4 of the unit 16. control (see Figure 3). [36] Furthermore, as shown in FIG. 4, the substantially parallelepiped shaped control unit 16 has two lower 16.1 and upper 16.2 faces as well as four lateral faces 16.3, 16.4, 16.5, 16.6 which extend between the two. bottom faces 16.1 and top 16.2. [37] The lower 16.1 and upper 16.2 faces are substantially parallel to the vehicle floor P, the lower face 16.1 being positioned below the upper face 16.2 when the vehicle is in use. Side faces 16.3 and 16.4 are located on the side of the wings of the vehicle. The face 16.5 so-called "front" face is located towards the front of the vehicle (not shown), while the face 16.6 said face "back" opposite the front face is located towards the rear 10 of the vehicle. [38] This control unit 16 also comprises a connector 26 which protrudes from the front face 16.5, this connector 26 being intended to cooperate with the connector 19 of the battery 15. This control unit 16 comprises also fixing means 28.1-28.4, for example quarter-turn screws, intended to cooperate with the means 21.1-21.4 for receiving the battery 15. These fixing means 21.1-21.4 are positioned in openings 29 formed in the box of the control unit io 16. [39] As shown in FIGS. 5a and 5b, when the connector 26 of the control unit 16 co-operates with the connector 19 of the battery 15, the front lateral face 16.5 of the control unit 16 is contiguous with the rear side face 15.6 of the battery 15. The term "joined" means that the face 16.5 of the control unit 16 is pressed against the face 15.6 of the battery 15 with virtually no gap between the two faces 15.6 and 16.5. Nevertheless, the two faces 15.6, 16.5 would always be contiguous to each other if there was a slight gap of a few millimeters between the two faces or if these two faces 15.6, 16.5 were separated one from the other. other by an intermediate piece, for example a piece of thermal insulation, thin. [40] The connectors 19 and 26 are directly cooperating, that is to say that they cooperate with each other without a cable being positioned between these two connectors. [041] Once the assembly is connected, it is sufficient for the operator to cooperate the fastening means 28.1-28.4 of the control unit 16 with the means 21.1-21.4 for receiving the battery 15 in order to fasten together the two elements 15 and 16. In the case where quarter-turn screws are used, it will suffice for the user to apply a rotational force to all 30 screws 28.1-28.4 to secure the control unit 16 with the battery 15. [42] Since the two elements 15 and 16 are side by side, it is possible to take advantage of this configuration to use only one air or water cooling system referenced 30 on Figure 2. [43] It is also noted that the assembly formed by the control unit 16 and the battery 15 is positioned in front of the exhaust pot 17, that is to say that the assembly formed by the 16 control unit and the battery 15 is located on the front side of the vehicle relative to the pot exhaust. In addition, an exhaust pipe 17.1 connected to the pot 17 extends opposite the side faces 16.3, 16.4 of the control unit 16 positioned on the side of the wings of the vehicle and the side face 16.6 of the unit 16. control panel positioned towards the rear of the vehicle. [44] In a variant, the fixing means 28.1-28.4 belong to the battery 15 while the receiving means 21.1-21.4 belong to the control unit 16. Alternatively, the recess 20 is formed in the control unit 16 is while the battery 15 has a connector 19 protruding. Alternatively, the control unit 16 could be contiguous to another face 15.1-15.6 of the battery 15. [45] According to an embodiment shown in Figure 6, the control unit 16 comprises in particular two inverters 23.1, 23.2. When the machine 12 operates in motor mode (especially when the vehicle speed is below a certain threshold), these inverters 23.1, 23.2 ensure the transformation of the DC voltage of the battery 15 into a three-phase voltage dedicated to powering the vehicle. the machine 12. And when the machine 12 is operating in generator mode (in particular during the braking phases or the highway running phases), these inverters 23.1, 23.2 transform the three-phase voltage delivered by the machine 12 into a single phase. DC voltage applied to the battery 15. [46] The control unit 16 can, if necessary, recharge the battery 15 by a source of energy external to the vehicle. For this purpose, the unit 16 comprises a DC / DC converter 24 to make the voltage of the external energy source compatible with that of the battery 15.
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