WO2020128193A1 - Unité d'absorption d'énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique - Google Patents

Unité d'absorption d'énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique Download PDF

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WO2020128193A1
WO2020128193A1 PCT/FR2019/052877 FR2019052877W WO2020128193A1 WO 2020128193 A1 WO2020128193 A1 WO 2020128193A1 FR 2019052877 W FR2019052877 W FR 2019052877W WO 2020128193 A1 WO2020128193 A1 WO 2020128193A1
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impact
ribs
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Jerome RIPA
Sergio Da Costa Pito
Stephan ANDRE
Emmanuel Henon
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the present invention relates to the field of an impact energy absorption unit for an electrical energy storage device of a motor vehicle.
  • battery boxes are mainly made of metals, steel and / or aluminum, which offer both rigidity and resistance.
  • One of the primary functions of the battery box is to protect the battery cells from collision situations, particularly side collisions, which can be critical.
  • Patent KR101274470 discloses a battery device with shock absorbing elements with aluminum foam.
  • the invention aims to improve the protection of the battery cells during an impact, in particular a side impact, while allowing better integration into the vehicle.
  • the invention relates to an impact energy absorption unit for an electrical energy storage device for a motor vehicle, this unit comprising at least one insert made of a first material and a body made of plastic material within which the insert is placed, this insert and this body being linked together, this insert being intended to be disposed in a region exposed to an impact from the motor vehicle, in particular a lateral impact from the vehicle.
  • the invention is remarkable in that it allows a lighter absorption unit by weight than existing all-metal solutions which remain heavy.
  • the invention also allows more integration opportunities due to the use of plastic.
  • the invention makes it possible to maintain, due to the insert or the inserts, a satisfactory rigidity and solidity of the unit according to the invention.
  • the unit comprises two inserts placed within the plastic body and linked to it, these inserts being in particular placed in two regions of the plastic body, regions which are in particular perpendicular between them, one of the regions being that exposed to an impact from the motor vehicle, in particular a lateral impact from the vehicle.
  • the insert (s) comprise a composite material with glass and / or carbon fibers, or this or these insert (s) are made of metal, in particular steel or aluminum.
  • the insert in the region exposed to an impact of the motor vehicle has a shape open towards the direction opposite to the other insert, this first insert having in particular a C shape in cross section, preferably with upper and lower legs which are parallel to each other.
  • the second insert which is behind the exposed region in which the first insert extends, has, in cross section, an S or C shape.
  • the first and second inserts extend substantially up to at least one edge of the plastic body, in particular the first and second inserts overlap with the plastic body over at least 80% , or even 90%, of the area of the inserts.
  • the inserts occupy a large extent of the plastic body, in other words there are few parts of the plastic body which are not linked to the inserts.
  • the plastic body has two perpendicular regions, and each insert being arranged in one of these regions, the body preferably being formed in one piece; b. the plastic body comprises a plurality of ribs, the plastic body preferably being an openwork body formed by several rows of ribs forming a network of ribs, these ribs resting mainly on the inserts; vs. the ribs extend over one or more faces of each
  • the inserts are preferably welded and / or mechanically linked during the overmolding of the plastic body.
  • the invention also relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, comprising a plurality of battery cells and a unit as described above, the cells being in particular placed in a case and the unit d absorption being placed on one side of this case to protect this case from a side impact of the vehicle, in particular two absorption units as described above being provided, each being arranged on a lateral side of the case which receives the cells of battery, these two lateral sides being in particular parallel to each other.
  • FIG. 1 shows an electrical energy storage device 10 for a motor vehicle.
  • the motor vehicle can in particular be a car, a truck, a bus.
  • the electrical energy storage device 10 comprises a housing 12 and cells 14 for storing electrical energy.
  • the cells 14 are for example electrically connected in series.
  • the housing 12 is formed by a lower compartment 16 and by an insert 18 intended to close the housing 12 to protect the cells 14.
  • the insert 18 is here a cover, which covers a housing 20 defined by the part 16
  • the compartment 16 has the shape of a bowl, with a bottom wall 26 and side walls 28. These walls Iatérale28 are exposed to the risk of side impact of the motor vehicle, these walls extending parallel to the wings of the vehicle in particular.
  • This compartment 16 and the cover 18 are for example each made from a sheet of composite material, in particular comprising glass fibers, optionally alternatively carbon or other fibers, pre-impregnated with '' a thermoplastic resin.
  • Two shock energy absorption units 30 are provided for the electrical energy storage device 10, arranged on each side wall 20.
  • the inserts 31 and 32 comprise a composite material with glass and / or carbon fibers, or this or these inserts 31 and 32 are made of metal, in particular steel or aluminum.
  • the insert 31 in the region exposed to a shock from the motor vehicle has a shape open towards the direction opposite to the other insert, this first insert having in particular a C shape in cross section, with lower 38 and upper 39 branches which are parallel to one another, connected to each other by a rounded bend 40.
  • the second insert 32 which is behind the exposed region 36 in which the first insert 31 extends, has, in cross section C, a C shape.
  • the insert 32 may have an S-shape, with concavities directed in opposite directions, with elbows 42 which are rectilinear over part of their height.
  • the first insert 31 is identical to that of the previous example.
  • the first 31 and second 32 inserts extend substantially up to several edges 45 of the plastic body 33, in particular the first and second inserts 31 and 32 overlap with the plastic body over at least 80%, or even 90% , the area of the inserts.
  • the inserts occupy a large extent of the plastic body, in other words there are few parts of the plastic body which are not linked to the inserts.
  • the plastic body 33 has two perpendicular regions 36 and 37, and each insert 31, 32 is arranged in one of these regions, the body 33 being formed in one piece.
  • the plastic body 33 comprises a plurality of ribs 50, the plastic body preferably being an openwork body formed by several rows of ribs forming a network of ribs 50, these ribs resting mainly on the inserts 31 and 32.
  • the ribs 50 extend into the concavities 51 of the inserts 31 and 32.
  • the ribs 50 extend over several faces 53 of each insert 32 and 32, these ribs forming rows 57 parallel and other rows perpendicular.
  • the plastic body 33 is made of plastic material, preferably reinforced with fibers, in particular glass fibers or carbon.
  • the inserts 31, 32 are preferably welded and / or mechanically linked when the plastic body is overmolded to form the body 33.

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Abstract

L'invention concerne un unité d'absorption (30) d'énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, cette unité comportant au moins un insert réalisé dans un premier matériau et un corps en matière plastique au sein duquel est placé l'insert (31), cet insert et ce corps (33) étant liés entre eux, cet insert étant destiné à être disposé dans une région exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule.

Description

UNITE D’ABSORPTION D’ENERGIE DE CHOC POUR DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
[1 ] La présente invention se rapporte au domaine d’une unité d’absorption d’énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique de véhicule automobile.
[2] Actuellement les boîtiers de batterie sont principalement constitués de métaux, d'acier et / ou d'aluminium, qui offrent à la fois rigidité et résistance. L'une des fonctions principales du boîtier de batterie est de protéger les cellules de la batterie des situations de collision, en particulier des collisions latérales, qui sont peuvent s’avérer critiques.
[3] On connaît par le brevet KR101274470 un dispositif de batterie avec des éléments d’absorption de choc avec une mousse en aluminium.
[4] L’invention vise à améliorer la protection des éléments de batterie lors d’un choc, notamment un choc latéral, tout en permettant une meilleure intégration dans le véhicule.
[5] A cet effet l’invention a pour objet une unité d’absorption d’énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, cette unité comportant au moins un insert réalisé dans un premier matériau et un corps en matière plastique au sein duquel est placé l’insert, cet insert et ce corps étant liés entre eux, cet insert étant destiné à être disposé dans une région exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule.
[6] L’invention est remarquable en ce qu’elle permet une unité d’absorption plus légère en poids que des solutions existantes tout en métal qui restent lourdes. L’invention permet également davantage d'opportunités d'intégration du fait de l’utilisation de matière plastique. De plus l’invention permet de maintenir, du fait de l’insert ou des inserts, une rigidité et une solidité satisfaisantes de l’unité selon l’invention.
[7] Selon l’un des aspects de l’invention, l’unité comporte deux inserts placés au sein du corps plastique et liés à celui-ci, ces inserts étant notamment placés dans deux régions du corps plastique, régions qui sont notamment perpendiculaires entre elles, l’une des régions étant celle exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule. [8] Selon un aspect de l’invention, le ou les inserts comportent un matériau composite avec des fibres de verre et/ou de carbone, ou ce ou ces inserts sont réalisés en métal, notamment en acier ou aluminium.
[9] Selon un aspect de l’invention, l’insert dans la région exposée à un choc du véhicule automobile, appelé le premier insert, présente une forme ouverte vers la direction opposée à l’autre insert, ce premier insert présentant notamment une forme en C en coupe transversale, de préférence avec des branches inférieure et supérieure qui sont parallèles entre elles.
[10] Selon un aspect de l’invention, le deuxième insert, qui est en arrière par rapport à la région exposée dans laquelle s’étend le premier insert, présente, en section transversale, une forme en S ou en C.
[1 1 ] Selon un aspect de l’invention, les premier et deuxième inserts s’étendent sensiblement jusqu’à au moins une bordure du corps en plastique, notamment les premier et deuxième inserts se superposent avec le corps plastique sur au moins 80%, voire 90%, de la superficie des inserts. Ainsi les inserts occupent une grande étendue du corps plastique, autrement dit il y a peu de parties du corps plastique qui ne sont pas liées aux inserts.
[12] Selon un aspect de l’invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que : a. le corps en plastique comporte deux régions perpendiculaires, et chaque insert étant disposé dans l’une de ces régions, le corps étant de préférence formé d’un seul tenant ; b. le corps en plastique comporte une pluralité de nervures, le corps en plastique étant de préférence un corps ajouré formé par plusieurs rangées de nervures formant un réseau de nervures, ces nervures reposant notamment pour la majorité sur les inserts ; c. les nervures s’étendent sur une face ou plusieurs faces de chaque
insert, ces nervures formant des rangées parallèles et d’autres rangées perpendiculaires ; d. le corps en plastique est réalisé en matériau plastique de préférence renforcé avec des fibres, notamment fibres de verre ou carbone ; e. les deux inserts sont préformés ou formés lors du surmoulage, en fonction de la complexité de la forme des inserts ;
f. les inserts sont de préférence soudés et / ou liés mécaniquement lors du surmoulage du corps en plastique.
[13] L’invention concerne également un dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, comportant une pluralité de cellules de batterie et une unité telle que décrite ci-dessus, les cellules étant notamment placées dans un boitier et l’unité d’absorption étant placée sur un côté de ce boitier pour protéger ce boitier d’un choc latéral du véhicule, notamment deux unités d’absorption telles que décrite ci-dessus étant prévues, chacune étant disposée sur un côté latéral du boitier qui reçoit les cellules de batterie, ces deux côtés latéraux étant notamment parallèles entre eux.
[14] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[15] - la [Figure 1 ] montre un schéma d’un dispositif de cellules de batterie selon un exemple de l’invention ;
[16] - la [Figure 2] , la [Figure 3] et la [Figure 4] montrent différents éléments d’unité d’absorption selon un exemple de l’invention ;
[17] - la [Figure 5] ,la [Figure 6] et la [Figure 7] montrent différents éléments d’unité d’absorption selon un autre exemple de l’invention.
[18] La [Figure 1 ] représente de dispositif de stockage d’énergie électrique 10 pour véhicule automobile. Le véhicule automobile peut notamment être une voiture, un camion, un bus. Le dispositif de stockage d’énergie électrique 10 comporte un boîtier 12 et des cellules 14 de stockage d’énergie électrique. Les cellules 14 sont par exemple montées électriquement en série. Le boîtier 12 est formé d’un compartiment 16 inférieur et d’une pièce rapportée 18 destinée à fermer le boîtier 12 pour protéger les cellules 14. La pièce rapportée 18 est ici un couvercle, qui vient recouvrir un logement 20 défini par la partie 16. Le compartiment 16 a une forme de cuvette, avec une paroi fond 26 et des parois latérales 28. Ces parois Iatérales28 sont exposées au risque de choc latéral du véhicule automobile, ces parois s’étendant parallèlement aux ailes du véhicule notamment.
[19] Ce compartiment 16 et le couvercle 18 sont par exemple réalisés chacun à partir d’une feuille en matériau composite, notamment comprenant des fibres de verre, éventuellement en variante des fibres de carbone ou d’une autre nature, pré-imprégnées d’une résine thermoplastique.
[20] Il est prévu deux unités d’absorption 30 d’énergie de choc pour le dispositif de stockage d'énergie électrique 10, disposées sur chaque parois latérales 20.
[21 ] Dans l’exemple illustré aux [Figure 2] , [Figure 3] et [Figure 4] , chaque unité 30 comporte deux inserts 31 et 32 réalisés dans des premiers matériaux et un corps 33 en matière plastique au sein duquel sont placés les inserts.
[22] Ces inserts 31 et 32 et ce corps 33 sont liés entre eux.
[23] Ces deux inserts 31 et 32 sont placés au sein du corps plastique 33, dans deux régions 36 et 37 du corps plastique 33, régions qui sont perpendiculaires entre elles, l’une des régions 36 étant celle exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule.
[24] Les inserts 31 et 32 comportent un matériau composite avec des fibres de verre et/ou de carbone, ou ce ou ces inserts 31 et 32 sont réalisés en métal, notamment en acier ou aluminium.
[25] L’insert31 dans la région exposée à un choc du véhicule automobile, appelé le premier insert, présente une forme ouverte vers la direction opposée à l’autre insert, ce premier insert présentant notamment une forme en C en coupe transversale, avec des branches inférieure 38 et supérieure 39 qui sont parallèles entre elles, reliées entre elles par un coude arrondi 40.
[26] Le deuxième insert 32, qui est en arrière par rapport à la région 36 exposée dans laquelle s’étend le premier insert 31 , présente, en section transversale C, une forme en C.
[27] En variante, comme illustré sur les [Figure 5] , [Figure 6] et [Figure 7], l’insert 32 peut avoir une forme en S, avec des concavités dirigées dans des sens opposés, avec des coudes 42 qui sont rectilignes sur une partie de leur hauteur. Le premier insert 31 est identique à celui de l’exemple précédent. [28] Les premier 31 et deuxième 32 inserts s’étendent sensiblement jusqu’à plusieurs bordures 45 du corps 33 en plastique, notamment les premier et deuxième inserts 31 et 32 se superposent avec le corps plastique sur au moins 80%, voire 90%, de la superficie des inserts. Ainsi les inserts occupent une grande étendue du corps plastique, autrement dit il y a peu de parties du corps plastique qui ne sont pas liées aux inserts.
[29] Le corps 33 en plastique comporte deux régions perpendiculaires 36 et 37, et chaque insert 31 , 32 est disposé dans l’une de ces régions, le corps 33 étant formé d’un seul tenant.
[30] Le corps 33 en plastique comporte une pluralité de nervures 50, le corps en plastique étant de préférence un corps ajouré formé par plusieurs rangées de nervures formant un réseau de nervures 50, ces nervures reposant notamment pour la majorité sur les inserts 31 et 32.
[31 ] Notamment les nervures 50 s’étendent dans les concavités 51 des inserts 31 et 32.
[32] Les nervures 50 s’étendent sur plusieurs faces 53 de chaque insert 32 et 32, ces nervures formant des rangées 57 parallèles et d’autres rangées perpendiculaires.
[33] Le corps 33 en plastique est réalisé en matériau plastique de préférence renforcé avec des fibres, notamment fibres de verre ou carbone.
Les inserts 31 , 32 sont de préférence soudés et / ou liés mécaniquement lors du surmoulage du corps en plastique pour former le corps 33.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Unité d’absorption (30) d’énergie de choc pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile, cette unité comportant au moins un insert réalisé dans un premier matériau et un corps en matière plastique au sein duquel est placé l’insert (31 ), cet insert et ce corps (33) étant liés entre eux, cet insert étant destiné à être disposé dans une région exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule.
[Revendication 2] Unité selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comporte deux inserts (31 , 32) placés au sein du corps plastique et liés à celui-ci, ces inserts étant notamment placés dans deux régions du corps plastique, régions qui sont notamment perpendiculaires entre elles, l’une des régions étant celle exposée à un choc du véhicule automobile, notamment un choc latéral du véhicule.
[Revendication 3] Unité selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les inserts (31 , 32) comportent un matériau composite avec des fibres de verre et/ou de carbone, ou ce ou ces inserts sont réalisés en métal, notamment en acier ou aluminium.
[Revendication 4] Unité selon la revendication 2 ou la revendication 3 dépendante de la revendication 2, caractérisée en ce que l’insert dans la région exposée à un choc du véhicule automobile, appelé le premier insert (31 ), présente une forme ouverte vers la direction opposée à l’autre insert, ce premier insert présentant notamment une forme en C en coupe transversale, de préférence avec des branches inférieure et supérieure qui sont parallèles entre elles.
[Revendication 5] Unité selon la revendication 2 ou la revendication 3 ou 4 dépendante de la revendication 2, caractérisée en ce que le deuxième insert (32), qui est en arrière par rapport à la région exposée dans laquelle s’étend le premier insert, présente, en section transversale, une forme en S ou en C.
[Revendication 6] Unité selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (33) en plastique comporte une pluralité de nervures (50), le corps en plastique étant de préférence un corps ajouré formé par plusieurs rangées de nervures formant un réseau de nervures, ces nervures reposant notamment pour la majorité sur le ou les inserts.
[Revendication 7] Unité selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les nervures (50) s’étendent sur une face ou plusieurs faces de chaque insert, ces nervures formant des rangées parallèles et d’autres rangées perpendiculaires.
[Revendication 8] Unité selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps en plastique est réalisé en matériau plastique renforcé avec des fibres, notamment fibres de verre ou carbone.
[Revendication 9] Unité selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les inserts sont soudés et / ou liés mécaniquement lors du surmoulage du corps en plastique.
[Revendication 10] Dispositif de stockage d'énergie électrique (10) pour véhicule automobile, comportant une pluralité de cellules de batterie et une unité selon l’une des revendications précédentes, les cellules étant notamment placées dans un boîtier et l’unité d’absorption étant placée sur un côté de ce boîtier pour protéger ce boîtier d’un choc latéral du véhicule, notamment deux unités d’absorption (30) selon l’une des revendications précédentes étant prévues, chacune étant disposée sur un côté latéral du boîtier qui reçoit les cellules de batterie, ces deux côtés latéraux étant notamment parallèles entre eux.
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