PUISSANCE ELECTRIQUE ET PROCEDE ASSOCIE

La présente invention concerne un conteneur de modules de batterie, comportant une structure comprenant :

- un support de plancher, comprenant deux longerons latéraux, des pièces de coin inférieures fixées aux extrémités des longerons et des traverses raccordant les longerons entre eux, chaque longeron présentant une face supérieure,

- un plancher supporté par le support de plancher, le plancher présentant une surface supérieure de support de modules de batterie s’étendant jusqu’à des bords latéraux disposés en regard des longerons,

- des parois périphériques, au moins une paroi périphérique définissant au moins une porte mobile entre une position fermée dans laquelle un bord inférieur de la porte s’étend en regard de la face supérieure plane du longeron et une position ouverte, et

- un toit, disposé au-dessus des parois périphériques, le plancher, les parois périphériques et le toit définissant un volume intérieur de réception de modules de batterie.

Un tel conteneur est destiné à contenir des modules de batterie pour offrir une source de puissance électrique déplaçable, propre à être installée temporairement ou en permanence sur un site requérant de la puissance électrique.

De manière classique, il est connu de construire un système de stockage de puissance électrique en disposant, dans un conteneur parallélépipédique standard, des modules de batterie et une unité de gestion électrique et thermique des modules. Ce système de stockage est facilement déplaçable, notamment par transport routier, ferroviaire, maritime ou aérien.

La structure du conteneur recevant les modules de batterie comporte généralement un plancher, des parois périphériques faisant saillie par rapport au plancher, et un toit plat qui ferme le volume intérieur contenant les modules de batterie. Les parois périphériques sont munies de portes qui permettent d’accéder au volume intérieur lorsque cela est nécessaire.

De manière normalisée, le conteneur est équipé, à ses coins inférieurs et supérieurs, de pièces de coin. Les pièces de coin inférieures font saillie vers le bas par rapport au plancher et les pièces de coin supérieures font saillie par rapport au toit. Ainsi, le conteneur peut être disposé sous un autre conteneur, les pièces de coin inférieures de l’autre conteneur prenant appui sur les pièces de coin supérieures du conteneur. Un tel conteneur ne donne pas entière satisfaction, lorsque celui-ci est disposé à l’extérieur. En effet, le bord inférieur de la porte est affleurant à la surface supérieure du plancher recevant les modules.

Si un opérateur ouvre la porte du conteneur en cas de pluie, de l’eau se dépose sur la face intérieure de la porte en position ouverte. Cette eau est susceptible de ruisseler sur le plancher lorsque la porte est passée en position fermée.

De même, lors du transport, il arrive que de l’eau de pluie s’infiltre le long de la face intérieure de la porte jusqu’au plancher.

La présence d’eau stagnante dans le conteneur est susceptible de générer de l’humidité et de la condensation dans le volume intérieur. Elle augmente le risque d’arc électrique en cas de projection sur les câbles de puissance.

Pour pallier ce problème, il est connu par exemple de CN 1 11 422 515 de rapporter un joint saillant en pente sur le plancher afin de bloquer l’entrée de l’eau dans le module.

Une telle solution protège le conteneur. Cependant, elle n’est pas satisfaisante pour la manipulation des modules de batterie, puisque le joint en pente fait saillie à la surface du plancher.

Ainsi, pour déplacer les modules de batterie qui sont empilés les uns sur les autres, il est nécessaire de les soulever pour passer au-dessus de la partie saillante, ce qui complique la manipulation, compte tenu de la masse des modules. Une solution alternative est de surélever les modules par rapport au plancher, mais ceci réduit le nombre de modules présents dans le conteneur, et donc la puissance électrique disponible.

Un but de l’invention est donc d’obtenir un conteneur de modules de batterie, qui soit très résistant aux intempéries, tout en offrant une manipulation aisée des modules de batterie, et en fournissant une puissance électrique maximisée.

A cet effet, l’invention a pour objet un conteneur de type précité, dans lequel au moins le long du bord inférieur de la porte en position fermée, le bord latéral de la surface supérieure du plancher s'étend à une hauteur située au-dessus de la hauteur de la face supérieure du longeron, le support de plancher définissant une marche entre la face supérieure du longeron et la surface supérieure du plancher, la marche délimitant en regard de la porte en position fermée, un volume de réception d’eau situé en dessous de la surface supérieure du plancher et au-dessus de la face supérieure du longeron.

Le conteneur selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :

- le support de plancher comporte une poutre longitudinale délimitant latéralement la marche ; - la poutre longitudinale est fixée sur le face supérieure du longeron ;

- le bord latéral du plancher est fixé sur la poutre longitudinale ;

- les traverses fixées sur les longerons ont une face supérieure située au-dessus de la face supérieure du longeron, le plancher étant rapporté sur les faces supérieures des traverses ;

- la surface supérieure du plancher présente au moins une région latérale plane au voisinage du bord latéral, la face supérieure du longeron étant plane et parallèle à la région latérale plane ;

- la hauteur entre la surface supérieure du plancher et la face supérieure du longeron est comprise entre 20 mm et 60 mm ;

- les longerons sont formés chacun d’un IPN ou d’une poutre profilée de profil polygonal ;

- le bord inférieur de la porte est muni d’un joint d’étanchéité appliqué sur la face supérieure du longeron en position fermée de la porte ;

- le bord inférieur de la porte s’étend sous la surface supérieure du plancher en position fermée de la porte ;

- la structure définit des piliers montés au-dessus des pièces de coin inférieures, les longerons s’étendant sur toute la longueur entre les piliers et la marche s’étendant sur toute la longueur du longeron entre les piliers ; et

- le conteneur est de forme allongée suivant un axe longitudinal, les longerons s’étendant le long de l’axe longitudinal du conteneur ;

- le volume de réception d’eau est défini par une face latérale extérieure de la poutre longitudinale, la face supérieure du longeron et une face intérieure de la porte en position fermée ;

- la largeur du volume de réception d'eau, prise entre la face latérale extérieure de la poutre longitudinale et la face latérale intérieure de la porte en position fermée est supérieure à la largeur de la poutre longitudinale prise entre ses faces latérales ;

- le plancher, en particulier le bord latéral du plancher, recouvre totalement la face supérieure de la poutre longitudinale.

L’invention a également pour objet un système de stockage de puissance électrique, comportant :

- un conteneur tel que défini ci-dessus ;

- des modules de batterie reçus dans le volume intérieur; et

- des bornes, raccordées aux modules de batterie et destinées à se raccorder à un consommateur de puissance électrique fournie par les modules de batterie et/ou à un fournisseur de puissance électrique pour le rechargement des modules de batterie. Le système de stockage de puissance électrique peut comprendre la caractéristique suivante :

- la structure comporte une cloison interne séparant le volume intérieur pour délimiter une salle de commande recevant au moins un système de gestion des modules de batterie, au moins une salle de stockage recevant les modules de batterie, au moins une porte mobile s’étendant en regard de la salle de stockage, la marche s’étendant au moins sur toute la longueur de la salle de stockage.

L’invention concerne également un procédé d’intervention dans un système de stockage tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :

- passage de la porte de la position fermée à la position ouverte pour réaliser l’intervention,

- dépôt d’eau sur la face intérieure de la porte en position ouverte,

- passage de la porte de la position ouverte à la position fermée,

- écoulement d’eau le long de la face intérieure jusqu’au bord inférieur de la porte, et

- collecte d’eau dans le volume de réception d’eau délimité par la marche.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 , la figure 2, la figure 3 et la figure 4 illustrent chacune un système de stockage de puissance électrique selon l’invention.

Le système de stockage 10 est destiné à être déplacé jusqu’à un site d’utilisation, par exemple par un véhicule routier tel qu’un camion, par un véhicule ferroviaire, ou/et par un véhicule maritime tel qu’un navire de transport. Il est destiné à être raccordé électriquement à un réseau d’utilisation d’énergie électrique sur un site d’utilisation et en alternance à un réseau de fourniture d’énergie électrique pour son rechargement.

Le système 10 de stockage comporte un conteneur 12 de modules de batterie 16, délimitant un volume intérieur 14, et une pluralité de modules de batterie 16 reçus dans le volume intérieur 14. Le système 10 de stockage comporte avantageusement un système 18 de gestion électrique et thermique des modules de batterie 16 (« Battery Management Module » ou « BMM » en anglais) et un système 20 de sécurité.

Dans cet exemple, en référence à la figure 2, le conteneur 12 contient par exemple entre 10 et 150 modules de batterie 16. Les modules de batterie 16, sont arrangés sous forme de colonnes et de rangées. Ils sont montés en série et/ou en parallèle pour délivrer à au moins deux bornes électriques 22 présentes sur le conteneur 12, une puissance électrique pouvant atteindre jusqu’à 4MWh pour des tensions allant jusqu’à 1500V. Chaque module de batterie comporte une pluralité de cellules électrochimiques, par exemple reçues dans des boitiers prismatiques ou cylindriques ou dans des poches souples. Chaque cellule électrochimique comporte des anodes, des cathodes et des séparateurs, entre lesquels se déroulent des réactions électrochimiques.

Le système de gestion 18 est propre à piloter la tension et l’intensité délivrées par chaque module de batterie lors de la fourniture de puissance électrique, et la puissance et l’intensité de courant électrique délivrées à chaque module de batterie, lors du rechargement des modules de batterie 16.

Les bornes électriques 22 sont destinées à se connecter au réseau utilisateur (non représenté) pour la fourniture d’énergie électrique stockée dans les modules de batterie 16, et en alternance, à un réseau de fourniture de puissance électrique, pour le rechargement des modules de batterie 16.

Le système de sécurité 20 comporte par exemple des capteurs (non représentés) de détection de température ou/et de pression dans le volume intérieur 14, une source de gaz inerte 24, et une unité de commande 25, propre à délivrer le gaz inerte dans le volume intérieur 14 à partir de la source de gaz inerte 24, sur détection d’une augmentation de température ou/et de pression supérieure à un seuil donné dans le volume intérieur 14.

Le conteneur 12 comprend une structure 30 autoportante, destinée à définir le volume intérieur 14, et à permettre le transport conjoint des modules de batterie 16, du système de gestion 18, et du système de sécurité 20 jusqu’à un site d’utilisation.

La structure 30 comporte un plancher 32 monté sur un support de plancher 34. Elle comporte des parois périphériques 36 faisant saillie à la périphérie du plancher 32, les parois périphériques 36 étant supportées par des piliers verticaux 38 au coin des parois 36. Elle comporte en outre un toit 40 porté par une charpente de support 42.

La structure 30 du conteneur 12 est ici de forme polyédrique. En particulier, la structure 30 présente la forme d’un parallélépipède rectangle, s’étendant longitudinalement le long d’un axe longitudinal A-A’ qui est horizontal lorsque le conteneur 12 est posé sur un support horizontal.

Les dimensions de la structure 30 sont régies par les standards de transport.

Le conteneur 12 présente par exemple une longueur supérieure à 2 m, notamment comprise entre 2,5 m et 15 m, une largeur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m et une hauteur supérieure à 1 m, notamment comprise entre 2 m et 4 m.

Le conteneur 12 est notamment un conteneur 20 pieds dit « High Cube » de 6,058 m de longueur, 2,438 m de largeur et 2,896 m de hauteur. Cependant la présente invention s’applique à tout type de conteneur ayant des coins ISO (exemple 40 pieds (12 m), 10 pieds (3 m), etc.). Le plancher 32 est ici plan. En référence à la figure 3, il définit vers le haut, une surface plane supérieure de support 43 qui supporte les modules de batterie 16, le système de gestion 18 ainsi que le système de sécurité 20 lorsqu’il est présent.

La surface de support 43 délimite vers le bas le volume intérieur 14. Elle présente des bords latéraux 45 qui s’étendent en regard des parois périphériques 36. Elle est soutenue par le support de plancher 34.

Le support de plancher 34 est par exemple propre à être saisi par des organes de saisie d’une grue, en vue de soulever le conteneur 12 et de le déplacer.

Le support de plancher 34 comporte au moins deux longerons 60 de bord s’étendant le long de l’axe longitudinal du conteneur 12 et des traverses 64 reliant transversalement les longerons 60 entre eux.

Le support de plancher 34 comporte en outre dans cet exemple une poutre longitudinale 65 fixée sur le longeron 60, sur laquelle s’appuie le plancher 32.

Le support de plancher 34 est également muni de pièces de coin inférieures 44 s’étendant à chaque coin défini entre deux parois périphériques 36 adjacentes.

Les pièces de coin inférieures 44 sont des coins ISO. Elles présentent une surface inférieure 48 destinée à reposer sur le sol ou sur un autre support, le plancher 32 étant alors situé au-dessus du sol ou du support. Les pièces de coin inférieures 44 présentent des surfaces latérales 46 sur lesquelles sont fixées les longerons 60 de bord respectifs.

Dans cet exemple, comme visible sur la figure 3, les longerons de bord 60 sont formés chacun d’une poutre ayant ici un profil de section transversale polygonale ou pseudo-polygonale.

Chaque longeron de bord 60 s’étend longitudinalement le long d’un bord longitudinal respectif de la structure 30 sur toute la longueur entre les piliers 38. Chaque longeron de bord 60 possède une face supérieure plane 62.

Les traverses 64 sont rapportées sur les longerons 60. Elles sont perpendiculaires aux longerons 60.

Les traverses 64 présentent des faces supérieures 66 qui soutiennent le plancher 32. Chaque face supérieure 66 d’une traverse 64 est ici située adjacente à la face supérieure d’un longeron 62 de bord, à une hauteur supérieure à la hauteur de la face supérieure du longeron 62 de bord.

La poutre longitudinale 65 est rapportée sur la face supérieure du longeron 62, le long de son bord intérieur, avantageusement sur toute la longueur du longeron 60 entre les piliers 38.

Elle est formée ici d’un profilé de section polygonale. Avantageusement, sa hauteur est sensiblement égale à sa largeur. La poutre longitudinale 65 présente une face latérale extérieure 80 perpendiculaire à la face supérieure du longeron 62.

La face supérieure 82 de la poutre 65 affleure la face supérieure 66 de la traverse 64.

Le plancher 32 est ainsi fixé sur la face supérieure 66 de la traverse 64, avec son bord latéral 45 rapporté sur la poutre 65.

La surface supérieure 43 du plancher 32 est ici plane. Elle s’étend à une hauteur supérieure à celle de la face supérieure du longeron 62.

Ainsi, la surface supérieure 43 du plancher 32, la face latérale 80 de la poutre 65 et la face supérieure du longeron 62 définissent une marche 84 de protection entre le longeron 60 et le plancher 32.

La marche 84 s’étend ici sur toute la longueur du longeron 60 entre les piliers 38. Elle présente une hauteur par exemple comprise entre 20 mm et 60 mm.

En référence aux figures 1 et 2, les parois périphériques 36 comportent deux parois verticales longitudinales 50A, 50B, les parois longitudinales 50A, 50B étant disposées verticalement, parallèlement à l’axe A-A’, de part et d’autre de l’axe A-A’.

Les parois périphériques 36 comportent en outre deux parois verticales transversales 52C, 52D s’étendant perpendiculairement à l’axe A-A’ et raccordant les parois longitudinales 50 entre elles aux extrémités longitudinales de la structure 30.

Les parois longitudinales 50 et les parois transversales 52 délimitent deux à deux des coins de la structure 30. Elles délimitent vers l’extérieur le volume intérieur 14.

Comme visible sur la figure 1 , les parois longitudinales 50 et éventuellement les parois transversales 52 sont munies de portes mobiles 92A, 92B permettant d’offrir un passage d’accès au volume intérieur 14 depuis l’extérieur du conteneur 12, et d’un mécanisme de verrouillage 93 des portes mobiles 92A, 92B.

Avantageusement, en référence à la figure 2, la structure 30 comporte également une cloison interne 54 au volume intérieur 14, délimitant dans le volume intérieur 14 une salle 56 de stockage des modules de batterie 16, et séparément, une salle 58 de commande, recevant le système de gestion 18 et le système de sécurité 20.

Au moins une porte 92A ménagée dans une paroi périphérique 36 permet d’accéder à la salle 56 de stockage, sans avoir à ouvrir la salle 58 de commande, et au moins une autre porte 92B permet d’accéder à la salle 58 de commande, sans avoir à ouvrir la salle 56 de stockage.

En référence à la figure 3, chaque porte 92A présente une face intérieure 100 destinée à fermer le volume intérieur 14, une face extérieure 102, destinée à porter le mécanisme de verrouillage 93, et un bord inférieur 104 s’étendant entre la face intérieure 100 et la face extérieure 102.

Chaque porte 92A présente avantageusement sur son bord inférieur 104 un joint 106 déformable d’étanchéité, destiné à s’appliquer sur la face supérieure 62 du longeron 60 de bord.

Chaque porte 92A est articulée autour d’au moins un axe vertical pour être déplaçable entre une position fermée et une position ouverte.

Dans la position ouverte, la porte 92A a été pivotée pour libérer un passage d’accès au volume intérieur 14.

Dans la position fermée, la porte 92A s’étend parallèlement à l’axe A-A’. La face intérieure 100 de la porte obture le passage pour fermer le volume intérieur 14.

Compte tenu de la présence de la marche 84, les longerons 60 ont une face supérieure 62 plus basse que la surface supérieure 43 du plancher 32. La porte 92A est alors rallongée vers le bas afin que son bord inférieur 104 s’étende au voisinage de la face supérieure 62 du longeron de bord 60.

Le bord inférieur 104 de la porte se situe donc à une hauteur intermédiaire entre la surface supérieure 43 du plancher 32 et la face supérieure du longeron 62, sous la surface supérieure 43 du plancher 32.

Le joint 106 d’étanchéité, lorsqu’il est présent, obture l’interstice entre le bord inférieur 104 et la face supérieure 62 du longeron 60.

Dans la position fermée, une région inférieure de la porte 92A s’étend donc en regard de la marche 84, notamment de la face latérale extérieure 80 de la poutre longitudinale 65. La marche 84 et la région inférieure de la porte 92A définissent entre elles un volume de réception d’eau 108 qui est situé en dessous de la surface supérieure 43 du plancher 32.

Le volume de réception d’eau 108 est défini par la face latérale extérieure 80 de la poutre 65, la face supérieure 62 du longeron 60 et la face intérieure 100 de la porte 92A.

Ce volume 108 est apte à recevoir de l’eau présente sur la face intérieure 100 de la porte 92A, qui ruissèlerait vers le bas, en évitant que cette eau se dépose sur la surface supérieure 43 du plancher 32. Le risque de contamination du plancher 32 par de l’eau s’écoulant sur la face intérieure 100 de la porte est donc grandement diminué.

La marche 84 définit donc une frontière physique forçant l’eau, qui ruisselle sur la porte 92A, à se bloquer dans le volume de réception 108.

La hauteur de la face supérieure du longeron 62 étant abaissée pour former la marche 84, le plancher 32 conserve sa surface supérieure 43 à la même hauteur, ce qui permet de maintenir constant le volume intérieur 14 disponible pour placer des modules de batterie 16.

De plus, la marche 84 s’étendant sous la surface supérieure 43 du plancher 32, elle n’entrave pas la manipulation des modules de batterie 16, notamment lorsqu’ils doivent être extraits du volume intérieur 14. Même si un module de batterie 16 est posé sur la surface supérieure 43 du plancher 32, ou juste au-dessus de cette surface 43, il peut être extrait sans avoir à le soulever.

En outre, la marche 84 forme une butée intérieure bloquant le déplacement de la porte 92A vers le volume intérieur 14. La coopération entre la face latérale extérieure 80 de la poutre longitudinale 65 et la région inférieure de la porte empêche la porte 92A de pivoter vers le volume intérieur 14 au-delà de la position fermée. Ceci empêche la porte 92A de claquer sur les modules de batterie 16.

En référence aux figures 1 et 3, le mécanisme de verrouillage 93 de la porte 92A comprend dans cet exemple au moins une crémone 1 14 montée rotative sur la face extérieure 102 de la porte, des attaches de maintien 1 16 de la crémone 114 sur la porte 92A, et une poignée d’actionnement 118 propre à être saisie par un utilisateur.

De manière classique, la crémone 1 14 est munie, à son extrémité inférieure, d’une came de blocage 120 de la porte 92A. Lors de la rotation de la crémone 114 sous l’action de la poignée 118, la came 120 est propre à pivoter, entre une configuration engagée sur une butée de blocage 121 portée par la structure 30 de plancher 32, dans laquelle la porte 92A est verrouillée en position fermée et une configuration désengagée de la butée de blocage 121 dans laquelle la porte 92A est libre de passer dans sa position ouverte.

Dans cet exemple, la butée de blocage 121 est rapportée sur une face latérale extérieure de la poutre du longeron 60, assurant une robustesse et une précision dans le verrouillage de la porte.

En fonctionnement, le conteneur 12 est connecté à un réseau utilisateur pour délivrer de la puissance électrique à ce réseau à partir des modules de batterie 16 présents dans le conteneur 12 ou à une source de puissance électrique afin de recharger les modules de batterie 16 présents dans le conteneur 12.

Les portes 92A, 92B sont généralement maintenues en position fermée, la crémone 114 de chaque porte 92A étant en configuration verrouillée.

Pour accéder au volume intérieur 14 du conteneur 12, un opérateur déverrouille le mécanisme de verrouillage 93, avantageusement en pivotant la crémone 114 autour de son axe par manipulation de la poignée 118. Il passe ensuite la porte 92A en position ouverte pour libérer un passage d’accès au volume intérieur 14. L’utilisateur peut alors entrer dans le volume intérieur 14 du conteneur 12 et en sortir.

En cas d’intempéries, chaque porte 92A en position ouverte peut recevoir de l’eau sur sa face intérieure 100.

Lorsque l’opérateur passe la porte 92A en position fermée et réactive le mécanisme de verrouillage 93, si de l’eau présente sur la face intérieure 100 de la porte ruisselle vers le bas, elle est collectée dans le volume de réception d’eau 108 créé par la marche 84, évitant de contaminer le plancher 32.

Dans une variante de conteneur 12, visible sur la figure 4, la structure 30 de support du plancher 34 diffère de celle visible sur la figure 3 en ce que les longerons 60 sont des poutres IPN 122 ayant une section en forme de I. Une poutre IPN 122 présentant une hauteur choisie pour que sa face supérieure 62 soit non affleurante à la surface supérieure 43 du plancher 32 est utilisée pour créer la marche 84.

Dans une variante (non représentée), le système est dépourvu de poutre longitudinale 65 entre la face supérieure 62 du longeron 60 et la surface supérieure 43 du plancher 32. La marche 84 est alors dépourvue de face latérale extérieure, ou un simple capot peut être positionné à la place de la poutre longitudinale 65 pour former une face latérale extérieure de la marche.