FR3063684A1 - Dispositif de protection pour batterie de propulsion comprenant un cadre ouvert - Google Patents

Dispositif de protection pour batterie de propulsion comprenant un cadre ouvert Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un véhicule (1) automobile de type hybride ou électrique, comprenant des éléments de structure latéraux (7), une batterie de propulsion (3) dotée d'un carter et un dispositif de protection de ladite batterie (3), le véhicule (1) étant remarquable en ce que le dispositif de protection comprend un cadre (9) disposé de sorte à s'étendre autour du périmètre de ladite batterie (3) et à être intercalé entre le carter de la batterie (3) et les éléments de structure latéraux (7) du véhicule, et en ce que le cadre (9) est ouvert sur une portion de la face avant et/ou sur une portion de la face arrière dudit carter de batterie (3). L'invention concerne également un tel dispositif de protection.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
*54) DISPOSITIF DE PROTECTION POUR BATTERIE DE PROPULSION COMPRENANT UN CADRE OUVERT.
FR 3 063 684 - A1 (57) L'invention concerne un véhicule (1) automobile de type hybride ou électrique, comprenant des éléments de structure latéraux (7), une batterie de propulsion (3) dotée d'un carter et un dispositif de protection de ladite batterie (3), le véhicule (1) étant remarquable en ce que le dispositif de protection comprend un cadre (9) disposé de sorte à s'étendre autour du périmètre de ladite batterie (3) et à être intercalé entre le carter de la batterie (3) et les éléments de structure latéraux (7) du véhicule, et en ce que le cadre (9) est ouvert sur une portion de la face avant et/ou sur une portion de la face arrière dudit carter de batterie (3). L'invention concerne également un tel dispositif de protection.
Figure FR3063684A1_D0001
Figure FR3063684A1_D0002
i
DISPOSITIF DE PROTECTION POUR BATTERIE DE PROPULSION COMPRENANT UN
CADRE OUVERT
La présente invention concerne le domaine de l'automobile et s'applique plus particulièrement à un véhicule automobile de type véhicule hybride ou véhicule électrique.
Les véhicules automobiles de type électrique comprennent uniquement un moteur électrique. Les véhicules automobiles de type hybride comprennent un moteur électrique en plus d’un moteur thermique. Les deux moteurs fonctionnent simultanément ou alternativement de manière à réduire la puissance totale consommée par le véhicule. La batterie de propulsion du moteur électrique est généralement de forme parallélépipédique et est logée en partie arrière du véhicule, dans le coffre ou sous la caisse. Généralement, la batterie s’étend au moins partiellement sous les sièges passagers arrière.
La batterie de propulsion est exposée en cas de collisions au niveau de la partie arrière du véhicule. Un choc arrière important peut par exemple provoquer une déformation du coffre du véhicule, voire une perforation de la batterie. C’est le cas également lors d’un choc latéral de type « poteau >>, dans lequel le longeronnet va se déformer et heurter la batterie sur une de ses faces latérales. Il y a alors un risque d’électrocution ou de brûlures chimiques pour les passagers.
Plusieurs solutions pour la protection de la batterie lors d’une collision du véhicule ont déjà été proposées. Par exemple le document US7614473 décrit l’utilisation d’une structure spécifique de véhicule comprenant un châssis et un sous-châssis. Le sous-châssis comprend un cadre et une batterie de stockage. La batterie est agencée pour être montée entre les traverses avant et intermédiaires. La structure de véhicule proposée est intéressante, mais difficilement transposable sur tous types de véhicules, par ailleurs il a été observé qu’il était parfois nécessaire d’implanter des dispositifs de protection en plus des éléments de structure du véhicule.
De même le document DE102012001596 décrit la mise en œuvre d’un dispositif de protection disposé entre la batterie et un support pouvant être la structure du véhicule. Le dispositif est un dispositif d’absorption de choc et comprend à cet effet différentes cellules renfermant un fluide sous-pression. L’absorption d’un choc se fait par l’évacuation dudit fluide par des valves appropriées.
Malheureusement, à la connaissance du demandeur, les dispositifs de protection de la batterie de propulsion actuels fonctionnant sur ce principe d’absorption d’un choc par l’évacuation d’un fluide sous pression sont complexes et encombrants, ce qui les rend difficilement implantables au niveau des faces latérales de la batterie. Il existe donc un besoin de trouver une solution qui soit plus simple, moins coûteuse dans sa réalisation, efficace dans la protection offerte et facile à implanter dans un endroit confiné. Il existe également un besoin de solutions pour protéger les batteries de propulsion contre des chocs latéraux. Un renforcement de l’intégralité de la structure du véhicule en voie basse serait une solution possible mais trop coûteuse pour être mise en œuvre.
L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des problèmes de l’art antérieur, en proposant un dispositif de protection d’une batterie de propulsion de véhicule automobile de type électrique ou hybride qui est adapté à la protection de la batterie en cas de collision latérale arrière du véhicule, tout en restant simple et facilement implantable dans un endroit confiné.
A cet effet, l’invention a pour objet un véhicule automobile de type hybride ou électrique, comprenant une batterie de propulsion dotée d’un carter comprenant une face avant, une face arrière et deux faces latérales, et un dispositif de protection de ladite batterie, le véhicule étant remarquable en ce que le dispositif de protection comprend un cadre disposé de sorte à s’étendre sur une partie du périmètre de ladite batterie et à être intercalé entre le carter de la batterie et les éléments de structure latéraux du véhicule, et en ce que le cadre est ouvert sur une portion de la face avant et/ou une portion de la face arrière dudit carter de batterie.
De préférence, le cadre est fixé directement sur le carter de batterie. De préférence, le véhicule comprend une planche à talon comprenant une traverse et le cadre est ouvert sur la face avant du carter de batterie sur la traverse de la planche à talon.
Selon une variante de l’invention, le cadre comprend en outre une barre transversale s’étendant sur la face arrière du carter de batterie, ladite barre transversale étant en une partie de sorte à ce que le cadre soit fermé sur la face arrière du carter de batterie ou en deux parties de sorte à ce que le cadre soit également ouvert sur la face arrière du carter de batterie.. Selon un mode de réalisation de l’invention le cadre est dépourvu de barre transversale sur la face arrière du carter de batterie.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée et selon un premier aspect, l’invention consiste à proposer un dispositif de protection présentant une double fonction de répartition et de transmission des efforts reçus en cas de collision latérale. En effet, le cadre a une première fonction de répartition des efforts de sorte à ce que les efforts résultant d’une collision latérale qui auraient, sans cela, été concentrés en une zone, soient ainsi répartis sur tout ou partie de la longueur d’une des faces latérales du carter de la batterie. Cette répartition des efforts diminue les risques de perforation de ce carter, et permet donc de protéger les cellules de la batterie et de minimiser voire d’éviter les risques d’explosion.
La seconde fonction du cadre de protection de la batterie est de transmettre tout ou partie des efforts résultant de la déformation d’éléments de structure latéraux du côté du véhicule qui subit la collision jusqu’aux éléments de structure latéraux disposés sur le côté du véhicule opposé, ou sur des éléments de structure transversaux tels que la traverse de planche à talon et/ou la traverse d’assise arrière. Le dispositif de protection selon l’invention va donc créer de nouvelles voies de transmission des efforts en cas de choc latéral au niveau de la batterie de propulsion d’un véhicule hybride ou électrique. L’invention propose une solution permettant à au moins une partie des efforts de contourner la batterie.
Ainsi, selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, le cadre est fixé à la structure du véhicule et sert d’entretoise entre les éléments de structure latéraux du véhicule selon la direction transversale de ce dernier. De préférence, le cadre comprend une barre transversale destinée à s’étendre le long de la face arrière du carter de batterie et deux barres transversales non contigües destinées à s’étendre sur la face avant du carter de batterie, chacune fixée à un élément de structure latéral et un élément de structure transversal du véhicule.
On aura compris que les barres du cadre s’étendant selon la direction transversale du véhicule, c’est-à-dire le long des faces arrière et avant du carter de batterie sont chacune fixées par leurs deux extrémités à un élément de structure du véhicule. Il est entendu que les barres s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule, c’est-à-dire selon les faces latérales du carter de batterie sont également chacune fixées par leurs deux extrémités à un élément de structure du véhicule. Selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, au moins une barre transversale et au moins une barre longitudinale disposées de manière contigüe l’une à la suite de l’autre sont venues de matière et sont formées par une seule barre pliée.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le carter de batterie est fixé à la structure du véhicule par l’intermédiaire dudit cadre.
De préférence, le véhicule comprenant une planche à talon et une traverse de planche à talon et étant fixée aux éléments de structure longitudinaux par l’intermédiaire de pièces de liaison, le véhicule est remarquable en ce que le cadre comprend au moins une barre transversale s’étendant sur une partie de la face avant dudit carter de batterie et en ce que le carter de batterie est fixé au niveau de sa face avant aux pièces de liaison de la planche à talon et à la traverse de planche à talon par les extrémités d’au moins une barre transversale du cadre s’étendant sur une partie de la face avant dudit carter de batterie.
De préférence, le véhicule comprenant une traverse d’assise arrière, le véhicule est remarquable en ce que le carter de batterie est fixé au niveau de sa face arrière aux éléments de structure latéraux et à la traverse d’assise arrière par les extrémités d’au moins une barre transversale du cadre s’étendant sur une partie de la face arrière dudit carter de batterie.
Selon un autre mode de réalisation le véhicule comprenant une traverse d’assise arrière, le véhicule est remarquable en ce que le cadre comprend une barre transversale s’étendant sur la face arrière du carter de batterie et en ce que le carter de batterie est fixé aux éléments de structure latéraux par l’intermédiaire des extrémités de la barre transversale du cadre s’étendant sur la face arrière du carter de batterie et/ou à la traverse d’assise arrière par l’intermédiaire de la barre transversale du cadre s’étendant sur la face arrière du carter de batterie
De préférence, les éléments de structure latéraux sont des longeronnets.
Un des avantages à ce que le cadre montre des barres transversales s’étendant sur une partie seulement des faces avant et/ou arrière du carter de batterie et se fixant par une de leur extrémités aux éléments de structure transversaux est de permettre l’implantation d’un cadre dans un environnement confiné.
Selon un deuxième aspect de l’invention, le cadre ou au moins une barre longitudinale ou transversale, présente une rigidité suffisante pour ne pas se déformer avant d’avoir atteint un seuil d’effort prédéfini. Ainsi, de préférence, le cadre ou au moins une barre longitudinale ou transversale, présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N. Pour ce faire, le cadre ou au moins une barre longitudinale ou transversale, est avantageusement en métal, de préférence en acier. Avantageusement, le cadre ou au moins une barre longitudinale ou transversale, présente une structure tubulaire creuse.
Selon un troisième aspect, et pour faciliter son implantation dans le véhicule, le cadre est préférentiellement constitué de l’assemblage de deux parties entre elles. Ainsi, de préférence, le carter de batterie présentant des faces avant, arrière et latérales, le véhicule étant remarquable en ce que le cadre est constitué de l’assemblage d’au moins deux parties entre elles, au moins une partie étant configurée pour s’étendre sur la longueur de la face arrière du carter de batterie respectivement, de préférence au moins une partie est en outre configurée pour s’étendre au moins en partie sur une ou sur les deux faces latérales du carter de batterie.
Comme vu plus haut, le cadre selon l’invention a deux fonctions principales qui sont de répartir et de transmettre les efforts. Il est donc avantageux que, lorsque le cadre est composé de l’assemblage de différentes parties, la barre du cadre s’étendant sur la face arrière du véhicule soit d’un seul tenant afin de pouvoir transmettre les efforts d’un côté à l’autre du véhicule, c’est-à-dire à la structure en face. Il est également avantageux que, lorsque le cadre est composé de l’assemblage de différentes parties, chacune des barres du cadre s’étendant sur la face avant du véhicule soient chacune d’un seul tenant afin de pouvoir transmettre les efforts d’un côté du véhicule aux éléments de structure transversaux, c’est-à-dire à la traverse de la planche à talon.
L’invention a également pour objet, un dispositif de protection de batterie de propulsion d’un véhicule automobile hybride ou électrique tel que défini plus haut.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle :
La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule selon l’invention tel que vu pardessous.
La figure 2 est une vue partielle d’un véhicule selon l’invention comprenant un cadre selon l’invention.
Dans la description qui suit, le terme « comprendre >> est synonyme de « inclure >> et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le véhicule ou le dispositif de protection auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre >> inclut les termes « consister en >>. Les termes « avant >> et « arrière >> ainsi que les directions « longitudinale >> et « transversale >> s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
L’invention sera décrite en rapport avec sa variante préférée selon laquelle le cadre est ouvert en partie avant et fermé en partie arrière. L’homme du métier adaptera sans peine l’invention à sa variante selon laquelle le cadre est ouvert en partie arrière et fermé en partie avant, ou à sa variante selon laquelle le cadre est ouvert à la fois en partie arrière et en partie avant.
La figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile 1 de type hybride ou électrique vu de dessous. Le véhicule 1 comprend une batterie 3 de propulsion en partie arrière du véhicule. La batterie est disposée sous les sièges passagers arrière du véhicule (c’est-à-dire sous les sièges de rang 2) et s’étend selon la direction transversale du véhicule. Elle est dotée d’un carter qui se présente généralement en deux parties, une partie supérieure ou carter supérieur et une partie inférieure ou carter inférieur. Le carter de batterie 3 présente une forme générale parallélépipédique définissant une face supérieure, une face inférieure, une face avant 13, une face arrière 15 et deux faces latérales 5. Le carter de batterie 3 s’étend entre deux éléments de structure 7 du véhicule 1, généralement des éléments de structure 7 de voie basse. De préférence, elle s’étend entre les parties avant des deux longeronnets inférieurs, de sorte à ce que lesdits longeronnets soient disposés en regard desdites faces latérales 5 du carter de batterie 3.
L’invention propose un véhicule 1 comprenant un dispositif de protection de la batterie 3 de propulsion permettant de limiter voir d’empêcher l’intrusion dans la batterie des éléments de structure 7 disposés en regard des faces latérales 5 du carter de batterie 3 dans la batterie en réponse à une déformation desdits éléments de structure résultant d’une collision latérale de type « choc poteau » selon laquelle des efforts sont concentrés sur une surface restreinte.
La figure 2 illustre un mode préféré de réalisation de l’invention selon lequel le dispositif de protection de la batterie 3 comprend un cadre 9 ou cadre de protection. Le cadre 9 est disposé de sorte à s’étendre autour du périmètre de ladite batterie 3 et à être intercalé entre le carter de la batterie 3 et les éléments de structure latéraux du véhicule 7, tels les longeronnets 7. Selon l’invention, le cadre 9 est ouvert sur une portion de la face avant 13 dudit carter de batterie 9. Le carter de la batterie 3 étant recouvert au moins en partie par une structure de renfort 11, et le cadre 9 est disposé sur ladite structure de renfort 11. De préférence le cadre 9 est fixé directement sur le carter de batterie 3, c’est-à-dire qu’il n’y a pas d’éléments intermédiaires outre, l’éventuelle structure de renfort 11 de la batterie, intercalés entre le carter et le cadre 9.
Selon l’invention, le cadre 9 peut être d’un seul tenant ou être constitué par l’assemblage de différentes parties. Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, le cadre est constitué par l’assemblage d’au moins deux parties, et de préférences de deux ou trois parties. Par exemple deux parties en forme de « L >> et une partie en forme de « C », ou encore deux parties en forme de « L >> et une partie en forme de « I >>. Selon l’invention, chaque partie va comprendre au moins une des barres transversales (27, 29a, 29b) du cadre, c’est-à-dire que chaque partie va s’étendre sur une partie de la longueur de la face avant 13 et/ou sur la longueur de la face arrière 15 du carter de batterie respectivement. Il est important pour la transmission des efforts depuis un côté du véhicule à la structure de l’autre côté du véhicule que la barre transversale 27 arrière et chacune des deux barres transversales avant (29a, 29b) soient d’un seul tenant. Les parties vont en outre s’étendre sur tout ou partie d’une ou des deux faces latérales 5 du carter de batterie selon la configuration choisie. La ou les barres longitudinales 25 s’étendant sur les faces latérales 5 ont pour vocation de répartir les efforts, ces barres 25 peuvent donc se présenter en une ou deux parties. Dans un exemple de réalisation non représenté selon lequel le cadre est ouvert en partie avant et en partie arrière, le cadre peut se présenter sous forme de deux « C » ou de quatre « L », de sorte à ce que les quatre coins du carter de batterie soient couverts par le cadre.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la batterie 3 ou pour être plus exact le carter de batterie 3 est fixé à la structure du véhicule par l’intermédiaire dudit cadre 9. Cette configuration est particulièrement avantageuse dans l’objectif de créer des voies de transmission des efforts contournant ladite batterie. Pour ce faire le carter de batterie 3 est fixé à la structure par une pluralité de points de liaisons par exemple au nombre de huit, quatre en partie avant et quatre en partie arrière. Ces points de liaison vont relier à la fois un élément de structure du véhicule, le cadre et le carter de batterie.
La batterie est disposée comme vue plus haut sous les sièges passagers arrière, les éléments de structure l’environnant sont donc :
- les longeronnets 7 sur les parties latérales ;
- la planche à talon 17 en partie avant, la planche à talon comprenant une traverse 19 et étant fixée aux longeronnets 7 par l’intermédiaire de pièces de liaison 21 ;
- La traverse d’assise arrière 23 en partie arrière.
Avantageusement, le carter de batterie 3 est fixé au niveau de sa face avant 13 à la pièce de liaison 21 de la planche à talon 17 par l’intermédiaire des coins du cadre 9 et/ou à la traverse 19 de planche à talon par l’intermédiaire des extrémités des barres transversales (29a, 29b) du cadre 9 s’étendant sur la face avant 13 du carter de batterie 3.
De même, le carter de batterie 3 est fixé avantageusement aux longeronnets 7 par l’intermédiaire des coins du cadre 9 et/ou à la traverse d’assise arrière 23 par l’intermédiaire de la barre transversale 27 du cadre 9 s’étendant sur la face arrière 15 du carter de batterie. Eventuellement des pièces de liaison 31 peuvent être utilisées pour la fixation du cadre sur les éléments de structure latéraux. Dans un mode de réalisation non représenté le cadre comprend deux barres transversales non contigües en partie arrière et il est fixé à la traverse d’assise arrière par les extrémités des barres transversales s’étendant sur la face arrière du carter de batterie.
Ainsi fixée aux éléments de structure du véhicule, la batterie 3 est protégée par les barres longitudinales 25 du cadre 9 s’étendant sur ses faces latérales 5 et qui vont recevoir, répartir et transmettre les chocs en provenance par exemple d’une déformation d’un des longeronnets 7 ; et par les barres transversales (27, 29a, 29b) du cadre 9 qui, étant fixées par leur deux extrémités à la structure du véhicule, vont créer de nouvelles voies permettant aux efforts de contourner la batterie.
Préférentiellement le cadre 9 est métallique, par exemple en acier et se présente sous une forme tubulaire creuse. L’épaisseur et le diamètre du tube formant le cadre 9 ainsi que le matériau dont il est composé seront avantageusement choisis pour que le cadre présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N. L’invention se démarque des solutions proposées par l’art antérieur en proposant un dispositif de protection rigide adapté à répartir et à transmettre les efforts, et non pas un io dispositif d’absorption de chocs.
L’un des avantages de l’invention est que la masse d’un cadre est relativement faible. L’invention est donc remarquable en ce qu’elle permet de résoudre le problème de protection de la batterie du véhicule sans pour autant augmenter significativement son poids. Un autre avantage est qu’elle est adaptable à tout type de véhicule et ne nécessite pas de modification des installations industrielles existantes.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Véhicule automobile (1) de type hybride ou électrique, comprenant des éléments de structure latéraux (7), une batterie (3) de propulsion dotée d’un carter comprenant une face avant (13), une face arrière (15) et deux faces latérales (5), et un dispositif de protection de ladite batterie (3), le véhicule (1) étant caractérisé en ce que le dispositif de protection comprend un cadre (9) disposé de sorte à s’étendre sur une partie du périmètre de ladite batterie (3) et à être intercalé entre le carter de la batterie (3) et les éléments de structure latéraux (7) du véhicule, et en ce que le cadre (9) est ouvert sur une portion de la face avant (13) et/ou une portion de la face arrière (15) dudit carter de batterie (3).
  2. 2. Véhicule (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cadre (9) est fixé directement sur le carter de batterie (3).
  3. 3. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le carter de batterie (3) est fixé à la structure du véhicule par l’intermédiaire dudit cadre (9).
  4. 4. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 3, le véhicule (1) comprenant une planche à talon (17) et une traverse de planche à talon (19) et étant fixée aux éléments de structure latéraux (7) par l’intermédiaire de pièces de liaison (21), le véhicule (1) est caractérisé en ce que le cadre (9) comprend au moins une barre transversale (29a, 29b) s’étendant sur une partie de la face avant (13) dudit carter de batterie et en ce que le carter de batterie (3) est fixé au niveau de sa face avant (13) aux pièces de liaison (21) de la planche à talon et à la traverse de planche à talon par les extrémités d’au moins une barre transversale (29a, 29b) du cadre (9) s’étendant sur une partie de la face avant (13) dudit carter de batterie (3).
  5. 5. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 4, le véhicule (1) comprenant une traverse d’assise arrière (23), le véhicule (1) est caractérisé en ce que le cadre comprend une barre transversale (27) s’étendant sur la face arrière (15) du carter de batterie (3) et en ce que le carter de batterie (3) est fixé aux éléments de structure latéraux (7) par l’intermédiaire des extrémités de la barre transversale (27) du cadre (9) s’étendant sur la face arrière (15) du carter de batterie (3), et/ou à la traverse d’assise arrière (23) par l’intermédiaire de la barre transversale (27) du cadre (9) s’étendant sur la face arrière (15) du carter de batterie.
    ίο
  6. 6. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le cadre (9) présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N.
  7. 7. Véhicule (1 ) selon l’une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le cadre (9) est en métal, de préférence en acier.
  8. 8. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le cadre (9) a
    10 une structure tubulaire creuse.
  9. 9. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cadre (9) est constitué de l’assemblage d’au moins deux parties entre elles, au moins une partie étant configurée pour s’étendre sur la longueur de la face arrière (15) du carter
    15 de batterie respectivement, de préférence au moins une partie est en outre configurée pour s’étendre au moins en partie sur une ou sur les deux faces latérales (5) du carter de batterie (3).
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