WO2023148349A1 - Architecture de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une architecture (1) de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique comprenant successivement, de bas en haut : une batterie (2) disposée dans un bac (3), une tôle (5) de plancher faisant face à ladite batterie et une garniture (6) de protection acoustique et d'habillage disposée sur ladite tôle, ladite architecture comprenant en outre une couche fibreuse et poreuse de protection thermique (7) disposée entre ladite garniture et ladite tôle, ladite couche de protection comprenant des fibres de protection thermique à base d'au moins un matériau fusible et des fibres structurelles d'un ou plusieurs types, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
Description
DESCRIPTION
Titre : Architecture de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique
L’invention concerne une architecture de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique, et un procédé de mise en œuvre d’une protection thermique d’une garniture de protection acoustique et d’habillage comprise dans une telle architecture.
Il est connu de réaliser une architecture de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique comprenant successivement, de bas en haut :
• une batterie disposée dans un bac,
• une tôle de plancher faisant face à ladite batterie,
• une garniture de protection acoustique et d’habillage disposée sur ladite tôle.
Or, avec une telle réalisation, en cas de surchauffe de la batterie - notamment du fait d’un emballement thermique lié à un court-circuit, d’un choc du véhicule avec intrusion d’un élément étranger dans la batterie, ... -, on observe un risque de propagation de chaleur excessive vers la tôle et la garniture, cette dernière risquant de s’enflammer et/ou d’émettre de la fumée toxique.
Si l’on souhaite protéger thermiquement la garniture par l’adjonction d’un moyen de protection thermique, on est obligé de tenir compte de diverses contraintes :
• ne pas empiéter, ou seulement de façon modérée, sur le volume intérieur du véhicule,
• ne pas dégrader, ou seulement de façon modérée, la portance de la garniture pourvue du moyen de protection,
• ne pas dégrader, ou seulement de façon modérée, la protection acoustique apporté par la garniture.
L’invention a pour but de proposer une architecture permettant de protéger la garniture tout en prenant en compte les contraintes sus mentionnées.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention propose une architecture de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique comprenant successivement, de bas en haut :
• une batterie disposée dans un bac,
• une tôle de plancher faisant face à ladite batterie,
• une garniture de protection acoustique et d’habillage disposée sur ladite tôle, ladite architecture comprenant en outre une couche fibreuse et poreuse de protection thermique disposée entre ladite garniture et ladite tôle, ladite couche de protection comprenant :
• des fibres de protection thermique à base d’au moins un matériau fusible,
• et des fibres structurelles d’un ou plusieurs types, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
La référence au point de fusion maximal des fibres de protection est utilisée pour prendre en compte le cas où les fibres de protection sont pourvues de deux points de fusion - comme les fibres bi-composant explicitées plus loin -, ou encore le cas d’un mélange de fibres de protection de points de fusion différents.
Avec l’agencement proposé, le fait de disposer une couche de protection thermique en-dessous de la garniture permet de la protéger d’une surchauffe, ceci au moyen de la fusion des fibres de protection thermique.
En effet, la fusion correspond à un changement de phase endothermique ; par conséquent, une partie de la chaleur dégagée par la batterie est consacrée à la fusion des fibres de protection, ce qui permet de limiter la quantité de chaleur transmise à la garniture.
Par ailleurs, sous réserve de choisir avec pertinence les fibres de protection - notamment par un choix adapté de leur nature chimique, leur capacité thermique massique, leur diamètre,
on arrive à concilier la protection thermique avec les contraintes sus mentionnées :
• on limite l’impact de l’ajout de la couche de protection sur le volume intérieur disponible dans le véhicule en utilisant une couche de protection de fine épaisseur, l’épaisseur de la garniture pouvant par ailleurs être réduite pour libérer un espace de logement de ladite couche,
• on conserve une portance suffisante à l’empilement formé par la garniture et la couche de protection, ceci permettant d’éviter un enfoncement excessif de l’ensemble sous le poids d’un passager ou d’un objet,
• on préserve la protection acoustique ; en effet, le caractère fibreux et poreux de la couche de protection permet de lui conférer des propriétés d’absorption acoustique venant s’ajouter à celles apportées par la garniture.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un procédé de mise en œuvre d’une protection thermique d’une garniture de protection acoustique et d’habillage comprise dans une telle architecture.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : [Fig.1] est représentation schématique en coupe partielle d’une architecture selon une réalisation,
[Fig .2] est représentation schématique en coupe d’une fibre bi-composant.
En référence aux figures, on décrit une architecture 1 de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique comprenant successivement, de bas en haut :
• une batterie 2 disposée dans un bac 3, ledit bac étant notamment pourvu d’un couvercle 4 dans la réalisation représentée,
• une tôle 5 de plancher - en particulier d’habitacle et/ou de compartiment à bagages - faisant face à ladite batterie,
• une garniture 6 de protection acoustique et d’habillage disposée sur ladite tôle, ladite architecture comprenant en outre une couche fibreuse et poreuse de protection thermique 7 disposée entre ladite garniture et ladite tôle, ladite couche de protection comprenant :
• des fibres de protection thermique à base d’au moins un matériau fusible
- sachant que des additifs infusibles peuvent être présents (charge de talc,...) -,
• et des fibres structurelles d’un ou plusieurs types - par exemple des fibres de verre ou des fibres naturelles -, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
Selon diverses réalisations, la tôle 2 de plancher fait face au couvercle 4 avec interposition, selon la réalisation représentée, d’une couche intermédiaire 8 élastiquement compressible de découplage - par exemple à base de mousse - ou encore d’une lame d’air, selon une réalisation non représentée.
La garniture 6 peut par exemple comprendre, selon la réalisation représentée, une couche de matériau de revêtement 9 - tel qu’une moquette - et une couche de découplage 10 élastiquement compressible - notamment à base de mousse et/ou de fibres.
Selon une réalisation, les fibres de protection sont, au moins en partie, de type mono-composant, lesdites fibres étant à base d’un seul matériau fusible, par exemple du polypropylène, du polyamide ou du polyéthylène téréphtalate.
Selon une réalisation illustrée en figure 2, les fibres de protection sont, au moins en partie, de type bi-composant 11 , lesdites fibres comprenant une gaine 12 à base d’un premier matériau fusible et une âme 13 à base d’un deuxième matériau fusible, le point de fusion dudit premier matériau étant inférieur à celui dudit deuxième matériau, ladite gaine assurant suite à sa fusion - par exemple à la
suite d’une thermocompression - la liaison entre les fibres de la couche de protection 7.
Avec un tel agencement, on peut observer une fusion de la gaine 12 uniquement en cas de hausse modérée de température, ou bien successivement de ladite gaine puis de l’âme 13 en cas de hausse de température plus importante.
Selon diverses réalisations, l’âme 13 est à base de polyéthylène téréphtalate et la gaine 12 à base de polyéthylène téréphtalate modifié ou de polyéthylène.
Selon une réalisation, la couche de protection 7 comprend au moins deux types de fibres de protection fusibles à des températures différentes, de manière à permettre une fusion par paliers de ladite couche.
Avec une telle réalisation, si la température n’est pas trop élevée, les fibres les plus résistantes en température restent intactes et contribuent donc, avec les fibres de structure, à la structure de la couche de protection 7.
Selon une réalisation, la résistance au passage de l'air de la couche de protection 7 est inférieure à 6000 N.s.m-3, étant par exemple comprise entre 3000 et 4000 N.s.nr3, ce qui permet d’assurer de l’absorption acoustique et limite l’influence négative d’un fort module de Young sur la performance en protection acoustique.
Selon une réalisation, le module de Young en compression de la couche de protection 7 est supérieur à 35 MPa, ce qui permet d’assurer une portance satisfaisante.
Selon une réalisation, la conductivité thermique de la couche de protection 7 entre -40 et +45°C est comprise entre 0,03 et 0,12 W.m’1.K’1.
Selon une réalisation non représentée, la couche de protection 7 est monocouche, les fibres de protection - qu’elles soient d’un ou plusieurs types - et structurelles étant mélangées entre elles.
Selon la réalisation représentée en figure 1 , la couche de protection 7 comprend une pluralité de sous-couches 7a, 7b comprenant chacune des fibres de protection mélangées à des fibres structurelles.
Selon une réalisation non représentée, l’architecture 1 comprend en outre une couche d’isolation thermique, par exemple à base de liège, disposée entre la tôle 5 et la couche de protection 7, ce qui permet de renforcer la protection thermique.
Selon une réalisation, la couche de protection 7 présente une épaisseur comprise entre 4 et 8 mm.
Selon une réalisation, la couche de protection 7 est aiguilletée.
Selon une réalisation, la couche de protection 7 a subi une opération de compression à chaud, certaines zones - par exemple de « caves à pieds » - pouvant avoir fait l’objet d’une surcompression, pour augmenter leur portance.
Selon une réalisation, le pourcentage en masse des fibres de protection 7 est compris entre 60 et 90% en masse de ladite couche.
On décrit enfin un procédé de mise en œuvre d’une protection thermique d’une garniture 6 de protection acoustique et d’habillage comprise dans l’architecture 1 , ladite garniture étant destinée à être disposée sur une tôle 5 de plancher dudit véhicule, ledit procédé prévoyant de disposer, entre ladite tôle et ladite garniture, une couche fibreuse et poreuse de protection thermique 7 comprenant :
- des fibres de protection thermique à base d’au moins un matériau fusible,
- et des fibres structurelles d’un ou plusieurs types, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
Claims
1. Architecture (1) de plancher de véhicule automobile à propulsion électrique comprenant successivement, de bas en haut :
• une batterie (2) disposée dans un bac (3),
• une tôle (5) de plancher faisant face à ladite batterie,
• une garniture (6) de protection acoustique et d’habillage disposée sur ladite tôle, ladite architecture étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une couche fibreuse et poreuse de protection thermique (7) disposée entre ladite garniture et ladite tôle, ladite couche de protection comprenant :
• des fibres de protection thermique à base d’au moins un matériau fusible,
• et des fibres structurelles d’un ou plusieurs types, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
2. Architecture selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les fibres de protection sont, au moins en partie, de type mono-composant, lesdites fibres étant à base d’un seul matériau fusible.
3. Architecture selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres de protection sont, au moins en partie, de type bi-composant (11 ), lesdites fibres comprenant une gaine (12) à base d’un premier matériau fusible et une âme (13) à base d’un deuxième matériau fusible, le point de fusion dudit premier matériau étant inférieur à celui dudit deuxième matériau, ladite gaine assurant suite à sa fusion la liaison entre les fibres de la couche de protection (7)-
4. Architecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de protection (7) comprend au moins deux
types de fibres de protection fusibles à des températures différentes, de manière à permettre une fusion par paliers de ladite couche.
5. Architecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la résistance au passage de l'air de la couche de protection (7) est inférieure à 6000 N.s.nr3.
6. Architecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de Young en compression de la couche de protection (7) est supérieur à 35 MPa.
7. Architecture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conductivité thermique de la couche de protection (7) entre -40 et +45°C est comprise entre 0,03 et 0,12 W.m’1.K’1.
8. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la couche de protection (7) est monocouche, les fibres de protection et structurelles étant mélangées entre elles.
9. Architecture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la couche de protection (7) comprend une pluralité de sous-couches (7a, 7b) comprenant chacune des fibres de protection mélangées à des fibres structurelles.
10. Procédé de mise en œuvre d’une protection thermique d’une garniture (6) de protection acoustique et d’habillage comprise dans une architecture (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite garniture étant destinée à être disposée sur une tôle (5) de plancher dudit véhicule, ledit procédé prévoyant de disposer, entre ladite tôle et ladite garniture, une couche fibreuse et poreuse de protection thermique (7) comprenant :
- des fibres de protection thermique à base d’au moins un matériau fusible,
- et des fibres structurelles d’un ou plusieurs types, lesdites fibres étant infusibles ou à base de matériau de point de fusion plus élevé que le point de fusion maximal desdites fibres de protection.
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