WO2024133259A1 - Agencement pour un véhicule comprenant un réservoir et une batterie électrochimique - Google Patents

Agencement pour un véhicule comprenant un réservoir et une batterie électrochimique Download PDF

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WO2024133259A1
WO2024133259A1 PCT/EP2023/086640 EP2023086640W WO2024133259A1 WO 2024133259 A1 WO2024133259 A1 WO 2024133259A1 EP 2023086640 W EP2023086640 W EP 2023086640W WO 2024133259 A1 WO2024133259 A1 WO 2024133259A1
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WO
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tank
vehicle
electrochemical battery
arrangement according
guide rails
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/086640
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Panagiotis Christou
Jérémi GOBRECHT
Laurent Grenier
Eric LOPES
Kamel Moussi
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Ampere S.A.S.
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Publication date
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    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Definitions

  • TITLE Arrangement for a vehicle comprising a tank and an electrochemical battery
  • the invention relates to an arrangement for a vehicle comprising a tank intended to store an energetic fluid, in particular hydrogen, and an electrochemical battery.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising such an arrangement.
  • vehicles are known equipped with a fuel cell powered by hydrogen. These vehicles therefore carry a tank in which hydrogen is stored before being consumed by the fuel cell.
  • the fuel cell provides electrical energy which can be consumed directly by an electric motor or stored in an electrochemical battery on board the vehicle.
  • the electrochemical battery can also be configured to be recharged via an electricity distribution network.
  • such vehicles comprise two energy storage means formed on the one hand by the hydrogen tank and on the other hand by the electrochemical battery.
  • the pressure of the hydrogen in the tank can be very high, for example of the order of 700 Bar.
  • the tank must therefore be particularly resistant to the mechanical stresses exerted by hydrogen under pressure.
  • hydrogen is a highly flammable gas which causes fire hazards if leaked.
  • Hydrogen tanks must therefore also be shock resistant, so as to guarantee the safety of passengers in the event of a vehicle accident.
  • THE Tanks known from the state of the art generally take the form of one or more cylinders on board the vehicle, for example cylinders positioned under vehicle seats.
  • Electrochemical batteries are also dangerous energy stores. If damaged, they may catch fire and/or cause electric shock or electrocution.
  • a hydrogen storage tank and an electrochemical battery are pieces of equipment on board the vehicle which are very bulky.
  • Such vehicles do not include a good compromise between autonomy, space available for passengers or for storing objects, and size of the vehicle.
  • the object of the invention is to provide a tank for an arrangement for a vehicle comprising a tank intended to store an energetic fluid, in particular hydrogen, and an electrochemical battery remedying the above drawbacks and improving the known arrangements of the prior art.
  • a first object of the invention is to provide an arrangement comprising a tank and an electrochemical battery which is small and which offers optimal safety for vehicle users.
  • the invention relates to an arrangement for a vehicle comprising a tank intended to store an energetic fluid and an electrochemical battery, the electrochemical battery being arranged in the extension of the tank along a longitudinal axis of the vehicle, the tank comprising a ramp extending opposite the electrochemical battery, the ramp being inclined relative to a vertical axis of the vehicle to cause an overlap of the electrochemical battery and the tank in the event of a longitudinal impact against the vehicle.
  • the tank can be arranged at the rear of the electrochemical battery, and said ramp can be inclined so that the tank passes above the electrochemical battery in the event of a longitudinal impact against the vehicle.
  • the ramp may comprise a set of guide rails, the guide rails extending parallel to each other along an axis included in a plane parallel to the longitudinal axis and the vertical axis.
  • Each guide rail may comprise a profiled shape, a section perpendicular to an axis in which each guide rail extends comprising a rounded shape intended to come into contact with the electrochemical battery in the event of a longitudinal impact against the vehicle, in particular each rail guide may comprise a hemicylindrical shape.
  • the guide rail assembly may include between two guide rails and ten inclusive guide rails.
  • the tank may comprise a rigid structure made of composite material, the guide rails forming with the rigid structure a one-piece assembly.
  • the tank may comprise a first wall and a second wall opposite the first wall, the first wall and the second wall being connected to each other by a set of hollow connecting elements, passing through the tank.
  • Each guide rail can be fixed to the tank by means of fixing interfaces arranged respectively at the ends of at least part of the hollow connecting elements.
  • the arrangement may comprise a first spar and a second spar, the spars extending parallel to a longitudinal axis of the vehicle, the tank being fixed to each of the two spars and extending in the extension of the two spars along the longitudinal axis , the electrochemical battery being fixed to the two spars between the two spars.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising an arrangement as defined above.
  • Figure 1 is a schematic side view of a motor vehicle according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a partial perspective view, from above, of a vehicle chassis.
  • Figure 3 is a partial perspective view, from below, of an arrangement comprising a tank and an electrochemical battery of the vehicle.
  • Figure 4 is a longitudinal and vertical section of the arrangement of Figure 3.
  • Figure 5A is a partial perspective view of one embodiment of a vehicle tank.
  • Figure 5B is a transparent view of the reservoir of Figure 5A.
  • Figure 6 is a sectional view of a tank fixing interface according to a first embodiment.
  • FIG. 1 schematically illustrates a motor vehicle 1 according to one embodiment of the invention.
  • vehicle 1 can be, for example, a private vehicle or a utility vehicle. Alternatively, it could be a truck, a bus, a lifting machine, an agricultural machine or even any other type of land vehicle.
  • the invention can also be adapted to an aircraft or a boat.
  • the X axis is oriented from the front to the rear of the vehicle, that is to say in the direction of reverse.
  • the Y axis designates the transverse axis of the vehicle.
  • the Y axis is oriented from left to right, the left and the right being defined according to the point of view of a driver of the vehicle 1.
  • the Z axis designates the axis perpendicular to the X axis and the Y axis. We consider that vehicle 1 rests on horizontal ground.
  • the Z axis is a vertical axis, oriented from bottom to top.
  • the X, Y and Z axes form an orthogonal coordinate system.
  • the vehicle 1 is equipped with a tank 2 according to one embodiment of the invention.
  • the reservoir 2 is intended to contain an energetic fluid, that is to say a fluid forming an energy reserve convertible into an electromotive force capable of moving the vehicle.
  • Tank 2 is therefore a component of vehicle 1 which gives it a certain autonomy.
  • the reservoir includes in particular an inlet opening for filling the reservoir with an energy fluid and an outlet opening for delivering and then consuming the energy fluid contained in the reservoir.
  • the tank 2 is intended to store hydrogen or more precisely dihydrogen.
  • the vehicle 1 also comprises a fuel cell 3 capable of transforming hydrogen into an electric current, and an electric motor 4.
  • the vehicle 1 also comprises an electrochemical battery 5, for example of the lithium-ion type.
  • the electrochemical battery 5 can be recharged by an electric current from the fuel cell 3 and/or by connection to an electricity distribution network.
  • the electric motor 4 can be supplied with energy by an electric current from the fuel cell 3 and/or by an electric current from the electrochemical battery 5.
  • the tank 2 associated with the fuel cell 3 can thus act as an extender autonomy of the vehicle, when the electrochemical battery 5 is discharged.
  • the architecture of vehicle 1 could be different.
  • the vehicle could include not only an electric motor supplied with energy by the electrochemical battery but also an internal combustion engine supplied with energy by hydrogen instead of a fuel cell.
  • the tank 2 could be configured to store other forms of energetic gases, for example petroleum gas liquefied or natural gas.
  • the tank could even be intended to store a liquid fuel such as gasoline, diesel or even ethanol.
  • the internal combustion engine would then be adapted to consume such energetic fluids.
  • Tank 2 which could be called a “storage device”, is intended to store an energetic fluid under pressure, that is to say at a pressure strictly greater than atmospheric pressure.
  • tank 2 is intended to store the energetic fluid, in particular hydrogen, at a pressure greater than or equal to 700 Bar.
  • the tank 2 could be intended to store the energy fluid at a different pressure, for example a pressure greater than or equal to 300 Bar, or 500 Bar, or 1000 Bar.
  • the tank 2 thus comprises a rigid structure 6 capable of supporting the forces exerted by the pressurized fluid which it contains, that is to say centrifugal forces acting from inside the tank 2 and which tend to cause it to burst .
  • the tank 2 can have a capacity greater than or equal to 50 liters, preferably greater than or equal to 100 liters, or even greater than or equal to 150 liters.
  • a 100 liter tank can store around 4 kg of hydrogen at 700 Bar, which can give a motor vehicle a range of around 300 km.
  • the structure 6 of the tank is also capable of withstanding significant shocks, in particular shocks occurring in the event of an accident of the vehicle 1, without generating a leak of the energy fluid to the outside.
  • Accident data and/or simulations and/or crash tests make it possible to size the structure 6, in particular the required wall thicknesses, so that no leak of energetic fluid occurs, even for the most serious accidents. more violent.
  • the tank 2, the great resistance of which is necessary to withstand high pressures of the energetic fluid which it contains as well as to guarantee the safety of the passengers of the vehicle 1 in the event of an accident, can be used to form a structural element of the vehicle.
  • the tank can support the weight of certain equipment such as seats, safety devices or bodywork elements, and provide a support allowing this equipment to be fixed.
  • the reservoir 2 may comprise a generally parallelepiped shape. It can thus include three pairs of opposite walls.
  • a first pair of opposing walls is composed of a front wall 7A and a rear wall 7B.
  • the walls 7A and 7B extend substantially parallel to the axes Y and Z.
  • a second pair of opposite walls is composed of a left side wall 8A and a right side wall 8B.
  • the walls 8A and 8B extend substantially parallel to the axes X and Z.
  • a third pair of opposite walls is composed of an upper wall 9A and a lower wall 9B.
  • the walls 9A and 9B extend substantially parallel to the axes X and Y.
  • any other shape of the tank could be considered.
  • Tank 2 can be arranged in the rear part of the vehicle.
  • the tank can form a rear part of the chassis 10 of the vehicle, that is to say a rear part of the underbody of the vehicle.
  • the chassis 10 may include two longitudinal members 11 A, 11 B extending parallel to the axis X on either side of the vehicle. These two spars 11 A, 11 B can extend rearward only as far as the front of a rear wheel arch of the vehicle, that is to say that the rear end of the spars 11 A, 11 B is positioned in front of the rear wheels of the vehicle.
  • the longitudinal members 11 A, 11 B can thus be shorter than on a conventional motor vehicle.
  • Tank 2 is attached directly to each of the two spars.
  • the tank 2 By connecting the two spars 11 A, 11 B together, the tank 2 therefore plays the role of a cross member of the vehicle.
  • the tank 2 therefore makes it possible to hold the two spars rigidly in position relative to each other.
  • the vehicle 1 does not include any structural crossmember connecting two longitudinal members above or below the tank 2.
  • the vehicle also does not include any structural crossmember at the rear of the tank 2 or directly in front of the tank 2 .
  • the tank 2 extends towards the rear of the vehicle 1 in the longitudinal extension of the two side members, that is to say that the rear end of the tank 2, in particular the rear wall 7B, is positioned further to the rear than the rear end of the longitudinal members 11 A, 11 B.
  • the tank 2 can thus extend under a trunk of the vehicle, or even up to the level of a rear bumper of the vehicle.
  • the tank can thus be intended to support the load exerted by the rear passengers of the vehicle and all the objects stored in the trunk of the vehicle.
  • the longitudinal members 11 A, 11 B and the tank 2 it may be preferable to provide a longitudinal overlap between these components, that is to say that a front edge of the tank is positioned more at the front than the rear end of the spars 11 A, 11 B.
  • a hinge effect of the interface between the spars and the tank is avoided under the effect of a vertical load or in the event of a longitudinal impact .
  • the spars 11A, 11B preferably do not extend beyond half of the tank 2 along the longitudinal axis X.
  • Each spar 11A, 11B can be fixed respectively to the two side walls 8A and 8B of the tank.
  • the electrochemical battery 5 is a device for storing energy in chemical form.
  • the electrochemical battery can, for example, comprise a set of electrochemical cells, in particular of the lithium-ion type, and an enveloping housing and holding the cells electrochemical.
  • the capacity of the electrochemical battery may for example be greater than or equal to 10 kWh, preferably greater than or equal to 30kWh, more preferably greater than or equal to 50kWh.
  • the vehicle has two energy storage means, namely the tank 2 and the electrochemical battery 5, the latter can be undersized in comparison with electric vehicles which only include the electrochemical battery 5 to store energy . Users can calmly consume all of the energy stored in the electrochemical battery 5 without risking breakdown.
  • the housing of the electrochemical battery 5 may be a metal housing. With reference to Figure 3, the housing of the electrochemical battery 5 can also comprise a generally parallelepiped shape.
  • the housing can thus include three pairs of opposite walls.
  • a first pair of opposite walls is composed of a front wall 61A and a rear wall 61 B.
  • the walls 61 A and 61 B extend substantially parallel to the axes Y and Z.
  • a second pair of opposite walls is composed of a left side wall 62A and a right side wall 62B.
  • the walls 62A and 62B extend substantially parallel to the axes X and Z.
  • a third pair of opposite walls is composed of an upper wall 63A and a lower wall 63B.
  • the walls 63A and 63B extend substantially parallel to the axes X and Y.
  • any other form of the electrochemical battery could be considered.
  • the electrochemical battery 5 extends at the front of the tank 2 along the longitudinal axis rear wall 61 B of the electrochemical battery is understood substantially opposite the front wall 7A of the tank 2.
  • the vehicle does not include any element interposed between the rear wall 61 B of the electrochemical battery and the front wall 7A of the tank 2.
  • the distance separating the walls 61 B and 7A can be, for example, less than or equal to 20cm, or even less than or equal to 10cm along the longitudinal axis invention could be transposed to a configuration where the electrochemical battery would be positioned at the rear of the tank.
  • the tank 2 advantageously comprises a ramp 64 extending opposite the electrochemical battery 5.
  • the ramp 64 is inclined relative to the vertical axis Z of the vehicle.
  • the ramp 64 is thus arranged so as to cause an overlap (that is to say the passage one above the other) of the electrochemical battery and the tank in the event of a longitudinal impact against the vehicle. Indeed, in the event of a longitudinal impact against the vehicle, the tank approaches the electrochemical battery 5 and comes into contact with the latter at the level of the ramp 64.
  • the inclination of the ramp induces a vertical force of the tank 2 on the electrochemical battery 5 which tends to make these two elements pass one above the other.
  • the ramp 64 is inclined upwards and forwards, so that the tank passes above the electrochemical battery 5 in the event of a longitudinal impact against the vehicle.
  • the ramp 64 could be inclined downwards and forwards, so that the tank passes below the electrochemical battery 5 in the event of a longitudinal impact against the vehicle.
  • the choice of one or the other configuration could be made in particular depending on the level of criticality of these two elements, knowing that the element which will be deflected upwards will probably be less exposed to secondary shocks likely to occur during of an accident.
  • the ramp 64 extends in a plane parallel to the transverse axis Y and forming a non-zero angle with the axis vertical Z.
  • the angle A1 formed between the plane in which the ramp 64 extends and a plane parallel to the Y and Z axes can for example be between 20° and 70° inclusive.
  • the ramp 64 could also include a non-planar shape provided that this is capable of causing a deflection of the tank relative to the electrochemical battery in the event of contact.
  • the ramp 64 could, for example, comprise a portion-shaped cylinder whose axis of revolution would be parallel to the transverse axis Y of the vehicle.
  • the ramp 64 is arranged on the front wall 7A of the tank 2. More precisely, according to the embodiment presented in Figure 4, the ramp 64 is arranged on a lower portion 7A1 of the front wall 7A of the tank.
  • the electrochemical battery 5 extends opposite this lower portion 7A1.
  • An upper portion 7A2 of the front wall 7A can be roughly parallel to the vertical axis Z.
  • the upper portion 7A2 can even overhang a rear part of the electrochemical battery 5. This makes it possible to extend the tank 2 into an unused area of the vehicle and thus improve the capacity of the tank 2.
  • the presence of such an overhanging portion does not hinder the overlapping movement of the tank and the battery in the event of a longitudinal impact because the ramp 64 is arranged so that the tank passes above the electrochemical battery.
  • the ramp 64 comprises a set of guide rails 65, for example between two guide rails and ten guide rails included.
  • the guide rails 65 extend parallel to each other along an axis included in a plane parallel to the longitudinal axis X and the vertical axis Z.
  • the guide rails 65 can be distributed over the width of the front wall 7 A.
  • the guide rails 65 are likely to sink locally into the housing of the electrochemical battery.
  • the guide rails thus each create a mark, or in other words a hollow or furrow, in the casing of the electrochemical battery.
  • the guide rails 65 slide within these recesses, which makes it possible to obtain a certain lateral guidance of the tank 2 relative to the electrochemical battery. This allows us to better control the deformation of the vehicle in the event of a longitudinal impact. In particular, we prevent the tank and/or the electrochemical battery from being ejected onto a lateral side of the vehicle. We also avoid tearing out electrical wires and/or electrical connection means.
  • each guide rail 65 may comprise a profiled shape.
  • a section perpendicular to an axis in which each guide rail extends may comprise a rounded shape intended to come into contact with the electrochemical battery in the event of a longitudinal impact against the vehicle.
  • each guide rail may comprise a hemicylindrical shape. Such a shape allows both to mark effectively the electrochemical battery housing to produce the guiding effect described above, and also allows relatively smooth sliding at the interface between these two elements.
  • the structure 6 of the tank 2 is made of composite material.
  • Such a material is lighter than steel and even than any other metal for equivalent strength.
  • the manufacturing processes for composite material components make it possible to produce structures 6 with a wide variety of geometric shapes. Shapes of structure 6 more complex than those obtained in metal can thus be considered in order to exploit any available volume of the vehicle and thus increase the capacity of the tank. More complex forms of tank can in particular be recommended when the tanks are intended to store a gas under pressure rather than a liquid because, unlike a liquid, the gas does not present a risk of retention in the tank.
  • the composite material may include a draped or preformed structure, and/or braided and resin-impregnated materials.
  • the composite material can be made up of reinforcing elements and a matrix.
  • the reinforcing elements may include carbon or glass fibers, which are lightweight materials, or even Kevlar (registered trademark) which has greater impact resistance.
  • the matrix may be an organic matrix, for example epoxy resin, phenolic resin or a modified polyester.
  • the matrix can also be a metallic matrix.
  • the guide rails 65 can form a single-piece assembly with the rigid structure 6.
  • the guide rails 65 are formed at the same time as the manufacture of the tank 2 and a step of assembling the guide rails 65 to the tank 2 can be saved.
  • the cohesion between the guide rails and the tank is thus optimized.
  • the guide rails could be separate elements of the tank 2 and fixed to the tank by a fixing means.
  • Figures 5A and 5B illustrate in perspective view the structure 6 of an embodiment of the tank 2.
  • the walls 7A and 7B are connected to each other by a first set of connecting elements 51 extending parallel to the axis connected to each other by a third set of connecting elements 53 extending parallel to the Z axis.
  • the reservoir 2 could comprise only one set of connecting elements or only two sets of connecting elements among the three sets of connecting elements 51, 52, 53.
  • all or part of the sets of connecting elements 51, 52, 53 could extend in directions different from the axes X, Y and Z, provided that the axis along which each of the sets of connecting elements extends forms a non-zero angle with the axis along which the other sets of connecting elements extend.
  • the three axes along which the three sets of connecting elements 51, 52 and 53 extend are perpendicular to each other so as to stiffen the tank optimally.
  • the connecting elements 51, 52, 53 pass through the tank 2 right through between two opposite walls.
  • the connecting elements act as tie rods reinforcing the resistance of the tank: they are stressed in traction when the energetic fluid contained in the tank exerts pressure on the walls 7A, 7B, 8A, 8B, 9A and 9B. They are requested in compression when the vehicle suffers a longitudinal impact.
  • the connecting elements 51, 52, 53 are arranged inside the envelope of the tank 2 and not on the periphery of this envelope.
  • each connecting element is distinct from the other connecting elements, that is to say that the connecting elements are without contact with each other and do not touch each other inside the tank.
  • tank 2 is not compartmentalized and the energy fluid can circulate easily inside tank 2.
  • the connecting elements 51, 52, 53 are hollow.
  • the connecting elements which could also be called “reinforcement wells" can be tubes when they have a circular section.
  • the section of the connecting elements is not necessarily circular.
  • the section of the connecting elements could also be square, rectangular, polygonal or ovoid.
  • FIG. 6 illustrates in more detail a connecting element 51, the other connecting elements being designed in a similar manner.
  • Each connecting element 51, 52, 53 comprises a tubular shape provided with an external face 54 and an internal face 55.
  • the external face 54 faces the interior of the tank and is therefore intended to be in contact with the energy fluid, while the internal face 55 communicates with the exterior of the tank and is therefore intended to be in contact with the ambient air.
  • the internal face 55 can be provided in a material different from that forming the structure 6 of the tank.
  • the internal face 55 can in particular be equipped with a metal tube which extends over the entire length of the connecting element 51, 52, 53 or only at the ends of the connecting elements 51, 52, 53.
  • the tube metal can possibly be ringed on its outer perimeter so as to guarantee good support in the structure 6.
  • Each connecting element 51, 52, 53 comprises two opposite ends at the level of the two opposite walls that it connects. Due to the hollow nature of the connecting elements, the tank includes, for each connecting element, an opening 56 passing through the tank from one side to the other. These openings 56 do not communicate with the energy fluid storage volume. These openings 56 are therefore not useful for delivering an energetic fluid, in particular for delivering hydrogen under pressure to the fuel cell 3.
  • the openings 56 can be used to fix different equipment of the vehicle and in particular the guide rails 65.
  • the reservoir 2 comprises a set of fixing interfaces 57 arranged at the ends of the connecting elements 51, in the openings 56.
  • all or part of the fixing interfaces 57 may include an insert intended to cooperate with a fixing screw 58, for example an M8 or M10 type fixing screw.
  • the insert can be formed in the metal tube fitted to the internal face 55 of the connecting elements or be an additional element fitted against the internal face 55 of the connecting elements, for example a plastic dowel.
  • the insert may for example comprise a length of between 20mm and 60mm inclusive.
  • the insert can be tapped or untapped. The insert thus provides a means of attachment extending deep into the volume of the tank. Such a fixing means is particularly robust.
  • the guide rails 65 can thus be added elements, distinct from the structure 6 of the tank 2, and fixed against the front wall 7A of the tank 2 by means of fixing screws 58 cooperating with fixing interfaces 57.
  • the vehicle 1 can also include a shock absorption device 30 supported by the tank 2 and fixed to the rear wall 7B of the tank 2.
  • the shock absorption device 30 can be integrated into a rear bumper of the vehicle . When an impact occurs at the rear of the vehicle against the shock absorption device 30, a force is transmitted to the tank 2, then subsequently to the longitudinal members 11 A, 11 B extending further to the front of the tank 2 The tank 2 therefore acts as an intermediate part between the shock absorption device 30 and the longitudinal members 11 A, 11 B.
  • the deformations of the chassis lead to the tank 2 coming into contact with the electrochemical battery 5. Thanks to the integration of the ramp 64 into the tank 2, telescoping between the tank and the battery is avoided. electrochemical. Thus, we avoid or limit the risk that these two elements undergo such significant forces that they would lead to their destruction and we minimize the consequences of the accident.
  • the ramp 64 comprises guide rails 65, we benefit from a certain guidance of the relative movement between the tank 2 and the electrochemical battery 5. Thus, we better control the kinematics of deformation of the vehicle and we reduce the harmful consequences of an accident.
  • the tank can be positioned in direct proximity to the electrochemical battery without this generating an increased risk for the safety of vehicle users in the event of an impact. longitudinal against the vehicle.
  • the vehicle thus offers more space for passengers or for storage.
  • this available volume can also be used to increase the size of the tank or the electrochemical battery and therefore to offer a vehicle with greater autonomy.

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Abstract

Agencement pour un véhicule (1) comprenant un réservoir (2) destiné à stocker un fluide énergétique et une batterie électrochimique (5), la batterie électrochimique (5) étant agencée dans le prolongement du réservoir selon un axe longitudinal (X) du véhicule, le réservoir comprenant une rampe (64) s'étendant en vis-à-vis de la batterie électrochimique, la rampe étant inclinée par rapport à un axe vertical (Z) du véhicule pour provoquer un chevauchement de la batterie électrochimique et du réservoir en cas de choc longitudinal contre le véhicule.

Description

TITRE : Agencement pour un véhicule comprenant un réservoir et une batterie électrochimique
Domaine Technique de l'invention
L’invention concerne un agencement pour un véhicule comprenant un réservoir destiné à stocker un fluide énergétique, notamment de l'hydrogène, et une batterie électrochimique. L’invention porte encore sur un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un tel agencement.
Etat de la technique antérieure
Afin de rendre l'utilisation des véhicules moins polluante, on connaît des véhicules équipés d'une pile à combustible alimentée en énergie par de l'hydrogène. Ces véhicules embarquent donc un réservoir dans lequel de l'hydrogène est stocké avant d'être consommé par la pile à combustible. La pile à combustible fournit de l'énergie électrique qui peut être consommée directement par un moteur électrique ou bien stockée dans une batterie électrochimique embarquée dans le véhicule. En complément, la batterie électrochimique peut aussi être configurée pour être rechargée via un réseau de distribution d'électricité. Ainsi, de tels véhicules comprennent deux moyens de stockage d'énergie formés d'une part par le réservoir d'hydrogène et d'autre part par la batterie électrochimique.
La pression de l'hydrogène dans le réservoir peut être très importante, par exemple de l'ordre de 700 Bar. Le réservoir doit donc être particulièrement résistant aux contraintes mécaniques exercées par l'hydrogène sous pression. De plus, l'hydrogène est un gaz hautement inflammable qui provoque des risques d'incendie en cas de fuite. Les réservoirs d'hydrogène doivent donc aussi être résistants aux chocs, de manière à garantir la sécurité des passagers en cas d'accident du véhicule. Les réservoirs connus de l'état de la technique prennent généralement la forme d'une ou plusieurs bonbonnes embarquées dans le véhicule, par exemple des bonbonnes positionnées sous des sièges du véhicule.
Les batteries électrochimiques sont des réserves d'énergie également dangereuses. En cas d'endommagement, elles peuvent s'enflammer et/ou provoquer des électrisations ou électrocutions.
Ainsi, les véhicules embarquant à la fois un réservoir de stockage d'hydrogène et une batterie électrochimique exposent les passagers de ces véhicules à des risques plus importants, et notamment à des conséquences plus graves en cas d'accident du véhicule. De surcroit, l'incendie ou l'explosion de l'un de ces deux éléments risquerait fortement d'entrainer l'incendie ou l'explosion de l'autre élément.
Par ailleurs un réservoir de stockage d'hydrogène et une batterie électrochimique sont des équipements embarqué dans le véhicule qui sont très volumineux. Ainsi, de tels véhicules ne comprennent pas un bon compromis entre autonomie, espace disponible pour les passagers ou pour le rangement d'objet, et taille du véhicule.
Présentation de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un réservoir pour un agencement pour un véhicule comprenant un réservoir destiné à stocker un fluide énergétique, notamment de l'hydrogène, et une batterie électrochimique remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les agencements connus de l’art antérieur.
Plus précisément, un premier objet de l’invention est de fournir un agencement comprenant un réservoir et d'une batterie électrochimique qui soit peu volumineux et qui offre une sécurité optimale pour les utilisateurs du véhicule.
Résumé de l'invention
L'invention se rapporte à un agencement pour un véhicule comprenant un réservoir destiné à stocker un fluide énergétique et une batterie électrochimique, la batterie électrochimique étant agencée dans le prolongement du réservoir selon un axe longitudinal du véhicule, le réservoir comprenant une rampe s’étendant en vis-à-vis de la batterie électrochimique, la rampe étant inclinée par rapport à un axe vertical du véhicule pour provoquer un chevauchement de la batterie électrochimique et du réservoir en cas de choc longitudinal contre le véhicule.
Le réservoir peut être agencé à l'arrière de la batterie électrochimique, et ladite rampe peut être inclinée de sorte à ce que le réservoir passe au- dessus de la batterie électrochimique en cas de choc longitudinal contre le véhicule.
La rampe peut comprendre un ensemble de rails de guidage, les rails de guidage s'étendant parallèlement les uns aux autres selon un axe inclus dans un plan parallèle à l'axe longitudinal et à l'axe vertical.
Chaque rail de guidage peut comprendre une forme profilée, une section perpendiculaire à un axe dans lequel chaque rail de guidage s'étend comprenant une forme arrondie destinée à venir en contact avec la batterie électrochimique en cas de choc longitudinal contre le véhicule, notamment chaque rail de guidage peut comprendre une forme hémicylindrique.
L'ensemble de rails de guidage peut comprendre entre deux rails de guidage et dix rails de guidage inclus. Le réservoir peut comprendre une structure rigide constituée de matériau composite, les rails de guidage formant avec la structure rigide un ensemble monobloc.
Le réservoir peut comprendre une première paroi et une deuxième paroi opposée à la première paroi, la première paroi et la deuxième paroi étant reliées l'une à l'autre par un ensemble d'éléments de liaison creux, traversant le réservoir.
Chaque rail de guidage peut être fixé au réservoir au moyen d'interfaces de fixation agencées respectivement aux extrémités d'au moins une partie des éléments de liaison creux.
L'agencement peut comprendre un premier longeron et un deuxième longeron, les longerons s'étendant parallèlement à un axe longitudinal du véhicule, le réservoir étant fixé à chacun des deux longerons et s'étendant dans le prolongement des deux longerons suivant l'axe longitudinal, la batterie électrochimique étant fixée aux deux longerons entre les deux longerons.
L'invention se rapporte également à un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un agencement tel que défini précédemment.
Présentation des figures
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue schématique de profil d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue partielle et en perspective, de dessus, d'un châssis du véhicule.
La figure 3 est une vue partielle et en perspective, de dessous, d'un agencement comprenant un réservoir et une batterie électrochimique du véhicule.
La figure 4 est une en coupe longitudinale et verticale de l'agencement de la figure 3.
La figure 5A est une vue partielle et en perspective d'un mode de réalisation d'un réservoir du véhicule.
La figure 5B est une vue en transparence du réservoir de la figure 5A.
La figure 6 est une vue en coupe d'une interface de fixation du réservoir selon un premier mode de réalisation.
Description détaillée
La figure 1 illustre schématiquement un véhicule 1 automobile selon un mode de réalisation de l'invention. Le véhicule 1 peut être, par exemple, un véhicule particulier ou un véhicule utilitaire. En variante, il pourrait être un camion, un bus, un engin de levage, un engin agricole ou même tout autre type de véhicule terrestre. L'invention peut également être adaptée à un aéronef ou à un bateau.
Dans ce document, l’axe X désigne l’axe longitudinal du véhicule 1. En marche avant et en ligne droite, le véhicule 1 progresse de l’arrière vers l’avant selon une direction parallèle à son axe longitudinal. L’axe X est orienté de l’avant vers l’arrière du véhicule, c’est-à-dire dans le sens de la marche arrière. L’axe Y désigne l’axe transversal du véhicule. L’axe Y est orienté de la gauche vers la droite, la gauche et la droite étant définies selon le point de vue d’un conducteur du véhicule 1 . L’axe Z désigne l’axe perpendiculaire à l’axe X et à l’axe Y. On considère que le véhicule 1 repose sur un sol horizontal. L’axe Z est un axe vertical, orienté de bas en haut. Les axes X, Y et Z forment un repère orthogonal. Le véhicule 1 est équipé d'un réservoir 2 selon un mode de réalisation de l'invention. Le réservoir 2 est destiné à contenir un fluide énergétique, c’est-à-dire un fluide formant une réserve d'énergie convertible en une force électromotrice apte à déplacer le véhicule. Le réservoir 2 est donc un organe du véhicule 1 qui lui confère une certaine autonomie. Le réservoir comprend notamment une ouverture d'entrée permettant de remplir le réservoir avec un fluide énergétique et une ouverture de sortie pour délivrer puis consommer le fluide énergétique contenu dans le réservoir.
Selon un mode de réalisation préféré, le réservoir 2 est destiné à stocker de l'hydrogène ou plus précisément du dihydrogène. Le véhicule 1 comprend par ailleurs une pile à combustible 3 apte à transformer de l'hydrogène en un courant électrique, et un moteur électrique 4. Le véhicule 1 comprend également une batterie électrochimique 5, par exemple de type lithium-ion. La batterie électrochimique 5 peut être rechargée par un courant électrique issu de la pile à combustible 3 et/ou par une connexion à un réseau de distribution d'électricité. Le moteur électrique 4 peut être alimenté en énergie par un courant électrique issu de la pile à combustible 3 et/ou par un courant électrique issu de la batterie électrochimique 5. Le réservoir 2 associé à la pile à combustible 3 peut ainsi faire fonction de prolongateur d'autonomie du véhicule, lorsque la batterie électrochimique 5 est déchargée.
En variante, l'architecture du véhicule 1 pourrait être différente. Par exemple, selon une autre variante, le véhicule pourrait comprendre non seulement un moteur électrique alimenté en énergie par la batterie électrochimique mais également un moteur à combustion interne alimenté en énergie par de l'hydrogène au lieu d'une pile à combustible. Selon d'autres variantes, le réservoir 2 pourrait être configuré pour stocker d'autres formes de gaz énergétiques, par exemple du gaz de pétrole liquéfié ou du gaz naturel. Le réservoir pourrait même être destiné à stocker un carburant liquide tel que de l'essence, du gazole ou encore de l'éthanol. Le moteur à combustion interne serait alors adapté pour consommer de tels fluides énergétiques.
Le réservoir 2, que l'on pourrait dénommer "dispositif de stockage", est destiné à stocker un fluide énergétique sous pression, c’est-à-dire à une pression strictement supérieure à la pression atmosphérique. En l'espèce, le réservoir 2 est destiné à stocker le fluide énergétique, notamment de l'hydrogène, à une pression supérieure ou égale à 700 Bar. En variante, le réservoir 2 pourrait être destiné à stocker le fluide énergétique à une pression différente, par exemple une pression supérieure ou égale à 300 Bar, ou 500 Bar, ou 1000 Bar. Le réservoir 2 comprend ainsi une structure 6 rigide apte à supporter les efforts exercés par le fluide sous pression qu'il contient, c’est-à-dire des efforts centrifuges agissant depuis l'intérieur du réservoir 2 et qui tendent à le faire éclater.
En outre, le réservoir 2 peut avoir une contenance supérieure ou égale à 50 litres, de préférence supérieure ou égale à 100 litres, voire même supérieure ou égale à 150 litres. Un réservoir de 100 litres permet de stocker environ 4 kg d'hydrogène à 700 Bar, ce qui peut conférer une autonomie de l'ordre de 300 km à un véhicule automobile.
La structure 6 du réservoir est également apte à supporter des chocs importants, notamment des chocs se produisant en cas d'accident du véhicule 1 , sans générer de fuite du fluide énergétique vers l'extérieur. Les données d'accidentologie et/ou des simulations et/ou des crash test permettent de dimensionner la structure 6, notamment des épaisseurs de parois requises, de sorte à ce qu'aucune fuite de fluide énergétique ne se produise, même pour les accidents les plus violents. Le réservoir 2, dont la grande résistance est nécessaire pour supporter des pressions élevées du fluide énergétique qu'il contient ainsi que pour garantir la sécurité des passagers du véhicule 1 en cas d'accident, peut être mis à profit pour former un élément structurel du véhicule. Ainsi, le réservoir peut supporter le poids de certains équipements tels que sièges, dispositifs de sécurité ou élément de carrosserie, et fournir un support permettant de fixer ces équipements.
En référence à la figure 2, le réservoir 2 peut comprendre une forme globalement parallélépipédique. Il peut ainsi comprendre trois paires de parois opposées. Une première paire de parois opposées est composée d'une paroi avant 7A et d'une paroi arrière 7B. Les parois 7A et 7B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes Y et Z. Une deuxième paire de parois opposées est composée d'une paroi latérale gauche 8A et d'une paroi latéral droite 8B. Les parois 8A et 8B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes X et Z. Une troisième paire de parois opposées est composée d'un paroi supérieure 9A et d'une paroi inférieure 9B. Les parois 9A et 9B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes X et Y. En variante, toute autre forme du réservoir pourrait être envisagée.
Le réservoir 2 peut être agencé en partie arrière du véhicule. En particulier, le réservoir peut former une partie arrière du châssis 10 du véhicule, c’est- à-dire une partie arrière du soubassement du véhicule. Le châssis 10 peut comprendre deux longerons 11 A, 11 B s'étendant parallèlement à l'axe X de part et d'autre du véhicule. Ces deux longerons 11 A, 11 B peuvent s'étendre vers l'arrière uniquement jusqu'à l'avant d'un passage de roues arrière du véhicule, c’est-à-dire que l'extrémité arrière des longerons 11 A, 11 B est positionnée à l'avant des roues arrières du véhicule. Les longerons 11 A, 11 B peuvent ainsi être plus courts que sur un véhicule automobile conventionnel. Le réservoir 2 est fixé directement à chacun des deux longerons. En reliant entre eux les deux longerons 11 A, 11 B, le réservoir 2 joue donc le rôle d'une traverse du véhicule. Le réservoir 2 permet donc de maintenir rigidement en position les deux longerons l'un par rapport à l'autre. En tout état de cause, le véhicule 1 ne comprend aucune traverse structurelle reliant deux longerons au-dessus ou en dessous du réservoir 2. Le véhicule ne comprend pas non plus de traverse structurelle à l'arrière du réservoir 2 ou directement devant le réservoir 2.
Le réservoir 2 s'étend vers l'arrière du véhicule 1 dans le prolongement longitudinal des deux longerons, c’est-à-dire que l'extrémité arrière du réservoir 2, notamment la paroi arrière 7B, est positionnée plus à l'arrière que l'extrémité arrière des longerons 11 A, 11 B. Le réservoir 2 peut ainsi s'étendre sous un coffre du véhicule, voire même jusqu'au niveau d'un parechoc arrière du véhicule. Le réservoir peut ainsi être destiné à supporter la charge exercée par des passagers arrières du véhicule et l'ensemble des objets rangés dans le coffre du véhicule.
Afin d'assurer une bonne fixation entre les longerons 11 A, 11 B et le réservoir 2, il peut être préférable de prévoir un recouvrement longitudinal entre ces composants, c’est-à-dire qu'un bord avant du réservoir est positionné plus à l'avant que l'extrémité arrière des longerons 11 A, 11 B. Ainsi, on évite un effet de charnière de l'interface entre les longerons et le réservoir sous l'effet d'une charge verticale ou en cas de choc longitudinal. Les longerons 11 A, 11 B ne s'étendent de préférence pas au-delà de la moitié du réservoir 2 selon l'axe longitudinal X. Chaque longeron 11A, 11 B peut être fixé respectivement aux deux parois latérales 8A et 8B du réservoir.
La batterie électrochimique 5 est un dispositif de stockage d'énergie sous forme chimique. La batterie électrochimique peut, par exemple, comprendre un ensemble de cellules électrochimiques, notamment de type lithium-ion, et un boîtier enveloppant et maintenant les cellules électrochimiques. La capacité de la batterie électrochimique peut être par exemple supérieure ou égale à 10 kWh, de préférence supérieure ou égale à 30kWh, de préférence encore supérieure ou égale à 50kWh. Comme le véhicule embarque deux moyens de stockage d'énergie, à savoir le réservoir 2 et la batterie électrochimique 5, cette dernière peut être sous- dimensionnée en comparaison avec des véhicules électriques qui ne comprennent que la batterie électrochimique 5 pour stocker de l'énergie. Les utilisateurs peuvent sereinement consommer la totalité de l'énergie stockée dans la batterie électrochimique 5 sans risquer de tomber en panne.
Le boîtier de la batterie électrochimique 5 peut être un boîtier métallique. En référence à la figure 3, le boîtier de la batterie électrochimique 5 peut également comprendre une forme globalement parallélépipédique. Le boîtier peut ainsi comprendre trois paires de parois opposées. Une première paire de parois opposées est composée d'une paroi avant 61A et d'une paroi arrière 61 B. Les parois 61 A et 61 B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes Y et Z. Une deuxième paire de parois opposées est composée d'une paroi latérale gauche 62A et d'une paroi latéral droite 62B. Les parois 62A et 62B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes X et Z. Une troisième paire de parois opposées est composée d'un paroi supérieure 63A et d'une paroi inférieure 63B. Les parois 63A et 63B s'étendent sensiblement parallèlement aux axes X et Y. En variante, toute autre forme de la batterie électrochimique pourrait être envisagée.
La batterie électrochimique 5 s'étend à l'avant du réservoir 2 selon l'axe longitudinal X. La batterie électrochimique 5 s'étend entre les deux longerons 11 A, 11 B et est fixée aux deux longerons 11 A, 11 B. La paroi arrière 61 B de la batterie électrochimique s'entend sensiblement en face de la paroi avant 7A du réservoir 2. Le véhicule ne comprend aucun élément interposé entre la paroi arrière 61 B de la batterie électrochimique et la paroi avant 7A du réservoir 2. La distance séparant les parois 61 B et 7A peut être, par exemple, inférieure ou égale à 20cm , voire inférieure ou égale à 10cm selon l'axe longitudinal X. Selon une variante de réalisation l'invention pourrait être transposée à une configuration où la batterie électrochimique serait positionnée à l'arrière du réservoir.
Selon l'invention, le réservoir 2 comprend avantageusement une rampe 64 s’étendant en vis-à-vis de la batterie électrochimique 5. La rampe 64 est inclinée par rapport à l'axe vertical Z du véhicule. La rampe 64 est ainsi agencée de manière à provoquer un chevauchement (c’est-à-dire le passage l'un au-dessus de l'autre) de la batterie électrochimique et du réservoir en cas de choc longitudinal contre le véhicule. En effet, en cas de choc longitudinal contre le véhicule, le réservoir se rapproche de la batterie électrochimique 5 et vient en contact avec celle-ci au niveau de la rampe 64. L'inclinaison de la rampe induit un effort vertical du réservoir 2 sur la batterie électrochimique 5 qui tend à faire passer ces deux éléments l'un au-dessus de l'autre.
Selon le mode de réalisation illustré, la rampe 64 est inclinée vers le haut et vers l'avant, de sorte à ce que le réservoir passe au-dessus de la batterie électrochimique 5 en cas de choc longitudinal contre le véhicule. Selon une variante de réalisation, la rampe 64 pourrait être inclinée vers le bas et vers l'avant, de sorte à ce que le réservoir passe en dessous de la batterie électrochimique 5 en cas de choc longitudinal contre le véhicule. Le choix de l'une ou l'autre des configurations pourra être fait notamment en fonction du niveau de criticité de ces deux éléments, sachant que l'élément qui sera dévié vers le haut sera probablement moins exposé aux chocs secondaires susceptibles d'intervenir lors d'un accident.
Selon le mode de réalisation présenté, la rampe 64 s'étend dans un plan parallèle à l'axe transversal Y et formant un angle non nul avec l'axe vertical Z. L'angle A1 formé entre le plan dans lequel s'étend la rampe 64 et un plan parallèle aux axes Y et Z peut être par exemple compris entre 20° et 70° inclus. Selon une variante de réalisation, la rampe 64 pourrait aussi comprendre une forme non plane pourvue que celle-ci soit apte à réaliser une déviation du réservoir relativement à la batterie électrochimique en cas de contact. La rampe 64 pourrait, par exemple, comprendre une forme en portion de cylindre dont l'axe de révolution serait parallèle à l'axe transversal Y du véhicule.
La rampe 64 est agencé sur la paroi avant 7A du réservoir 2. Plus précisément, selon le mode de réalisation présenté sur la figure 4, la rampe 64 est agencée sur une portion inférieure 7A1 de la paroi avant 7A du réservoir. La batterie électrochimique 5 s'étend en vis-à-vis de cette portion inférieure 7A1. Une portion supérieure 7A2 de la paroi avant 7A peut être grossièrement parallèle à l'axe vertical Z. La portion supérieure 7A2 peut même surplomber une partie arrière de la batterie électrochimique 5. Ceci permet d'étendre le réservoir 2 dans une zone du véhicule inexploitée et ainsi améliorer la capacité de contenance du réservoir 2. La présence d'une telle portion surplombante n'entrave pas le mouvement de chevauchement du réservoir et de la batterie en cas de choc longitudinal car la rampe 64 est agencée de manière à ce que le réservoir passe au- dessus de la batterie électrochimique. Dans l'hypothèse où la rampe 64 serait agencée de sorte à ce que le réservoir passe en dessous de la batterie électrochimique, la forme de la portion supérieure 7A2 de la paroi avant 71 du réservoir pourrait être reculée de sorte à éviter toute interférence lors du chevauchement. Alternativement, la rampe 64 pourrait être agencée sur la portion supérieure 7A2 de la paroi avant 7A du réservoir, la batterie électrochimique 5 s'étendant alors en vis-à-vis de la portion supérieure 7A2 du réservoir. Selon un mode de réalisation préféré, la rampe 64 comprend un ensemble de rails de guidage 65, par exemple entre deux rails de guidage et dix rails de guidage inclus. Les rails de guidage 65 s'étendent parallèlement les uns aux autres selon un axe inclus dans un plan parallèle à l'axe longitudinal X et à l'axe vertical Z. Les rails de guidage 65 peuvent être répartis sur la largeur de la paroi avant 7 A. L'utilisation de rails de guidage 65 plutôt que d'une simple paroi plane permet de réduire la surface en contact avec le boitier de la batterie électrochimique lorsque le réservoir entre en contact avec celui-ci. On facilite ainsi le glissement de ces deux éléments l'un par rapport à l'autre.
En outre, lorsque le réservoir 2 vient au contact du boîtier de la batterie électrochimique 5 consécutivement à un choc longitudinal, les rails de guidage 65 sont susceptibles de s'enfoncer localement dans le boîtier de la batterie électrochimique. Les rails de guidage créent ainsi chacun une marque, ou autrement dit un creux ou sillon, dans le boîtier de la batterie électrochimique. Lorsque le réservoir 2 se déplace vers la batterie électrochimique 5, les rails de guidages 65 glissent au sein de ces creux, ce qui permet d'obtenir un certain guidage latéral du réservoir 2 relativement à la batterie électrochimique. Ainsi, on maitrise mieux la déformation du véhicule en cas de choc longitudinal. On évite notamment que le réservoir et/ou la batterie électrochimique soit éjecté sur un côté latéral du véhicule. On évite également l'arrachage de fils électriques et/ou de moyens de connexion électrique.
Avantageusement chaque rail de guidage 65 peut comprendre une forme profilée. Une section perpendiculaire à un axe dans lequel chaque rail de guidage s'étend peut comprendre une forme arrondie destinée à venir en contact avec la batterie électrochimique en cas de choc longitudinal contre le véhicule. En particulier chaque rail de guidage peut comprend une forme hémicylindrique. Une telle forme permet à la fois de marquer efficacement le boîtier de la batterie électrochimique pour produire l'effet de guidage décrit précédemment, et permet également un glissement relativement fluide à l'interface entre ces deux éléments.
Avantageusement, la structure 6 du réservoir 2 est en matériau composite. Un tel matériau est plus léger que l'acier et même que tout autre métal pour une résistance équivalente. De plus, les procédés de fabrication de composant en matériau composite permettent de réaliser des structures 6 avec une grande diversité de formes géométriques. Des formes de structure 6 plus complexes que celles obtenues en métal peuvent ainsi être envisagées de manière à exploiter tout volume disponible du véhicule et ainsi augmenter la contenance du réservoir. Des formes plus complexes de réservoir peuvent en particulier être préconisées lorsque les réservoirs sont destinés à stocker un gaz sous pression plutôt qu'un liquide car, contrairement à un liquide, le gaz ne présente pas de risque de rétention dans le réservoir.
Le matériau composite peut comprendre une structure drapée ou préformée, et/ou des matériaux tressés et imprégnés de résine. Le matériau composite peut être constitué à base d'éléments de renforcement et d'une matrice. Les éléments de renforcement peuvent comprendre des fibres de carbone ou de verre, qui sont des matériaux légers ou encore du Kevlar (marque déposée) qui présente une plus grande résistance aux chocs. La matrice peut être une matrice organique, par exemple de la résine époxyde, de la résine phénolique ou un polyester modifié. La matrice peut également être une matrice métallique.
Avantageusement, les rails de guidage 65 peuvent former avec la structure rigide 6 un ensemble monobloc. Ainsi, les rails de guidage 65 sont formés en même temps que la fabrication du réservoir 2 et on peut économiser une étape d'assemblage des rails de guidage 65 au réservoir 2. En outre, la cohésion entre les rails de guidage et le réservoir est ainsi optimisée. Selon une variante de réalisation, les rails de guidage pourraient être des éléments distincts du réservoir 2 et fixés au réservoir par un moyen de fixation.
Les figures 5A et 5B illustrent en vue de perspective la structure 6 d'un mode de réalisation du réservoir 2. Les parois 7A et 7B sont reliées l'une à l'autre par un premier ensemble d'éléments de liaison 51 s'étendant parallèlement à l'axe X. De même, les parois 8A et 8B sont reliées l'une à l'autre par un deuxième ensemble d'éléments de liaison 52 s'étendant parallèlement à l'axe Y et les parois 9A et 9B sont reliées l'une à l'autre par un troisième ensemble d'éléments de liaison 53 s'étendant parallèlement à l'axe Z.
Selon une variante de réalisation, le réservoir 2 pourrait ne comprendre qu'un seul ensemble d'éléments de liaison ou seulement deux ensembles d'éléments de liaison parmi les trois ensembles d'éléments de liaison 51 , 52, 53. En variante, tout ou partie des ensembles d'éléments de liaison 51 , 52, 53 pourraient s'étendre dans des directions différentes des axes X, Y et Z, pourvu que l'axe selon lequel chacun des ensembles d'éléments de liaison s'étend forme un angle non nul avec l'axe selon lequel les autres ensembles d'éléments de liaison s'étendent. Avantageusement, les trois axes selon lesquels s'étendent les trois ensembles d'éléments de liaison 51 , 52 et 53 sont perpendiculaires entre eux de manière à rigidifier le réservoir de manière optimale.
Les éléments de liaison 51 , 52, 53 traversent le réservoir 2 de part en part entre deux parois opposées. Les éléments de liaison agissent comme des tirants renforçant la résistance du réservoir : ils sont sollicités en traction lorsque le fluide énergétique contenu dans le réservoir exerce une pression sur les parois 7A, 7B, 8A, 8B, 9A et 9B. Ils sont sollicités en compression lorsque le véhicule subit un choc longitudinal. Les éléments de liaison 51 , 52, 53 sont agencés à l'intérieur de l'enveloppe du réservoir 2 et non en périphérie de cette enveloppe.
De préférence, chaque élément de liaison est distinct des autres éléments de liaison, c’est-à-dire que les éléments de liaison sont sans contact entre eux ne se touchent pas à l'intérieur du réservoir. Ainsi, le réservoir 2 n'est pas compartimenté et le fluide énergétique peut circuler facilement à l'intérieur du réservoir 2.
Les éléments de liaison 51 , 52, 53 sont creux. Notamment, les éléments de liaison, que l'on pourrait également dénommer "puits de renfort", peuvent être des tubes lorsqu'ils présentent une section circulaire. Toutefois, la section des éléments de liaison n'est pas nécessairement circulaire. Par exemple, la section des éléments de liaison pourrait aussi être carrée, rectangulaire, polygonale ou ovoïde.
La figure 6 illustre plus en détail un élément de liaison 51 , les autres éléments de liaison étant conçus de manière analogue. Chaque élément de liaison 51 , 52, 53 comprend une forme tubulaire pourvue d'une face externe 54 et d'une face interne 55. La face externe 54 est tournée vers l'intérieur du réservoir et est donc destinée à être en contact avec le fluide énergétique, tandis que la face interne 55 communique avec l'extérieur du réservoir et est donc destinée à être en contact avec l'air ambiant.
La face interne 55 peut être prévue dans un matériau différent de celui formant la structure 6 du réservoir. La face interne 55 peut notamment être équipée d'un tube métallique qui s'étend sur toute la longueur de l'élément de liaison 51 , 52, 53 ou seulement au niveau des extrémités des éléments de liaison 51 , 52, 53. Le tube métallique peut éventuellement être annelé sur son pourtour extérieur de manière à garantir un bon maintien dans la structure 6.
Chaque élément de liaison 51 , 52, 53 comprend deux extrémités opposées au niveau des deux parois opposées qu'il relie. En raison du caractère creux des éléments de liaison, le réservoir comprend, pour chaque élément de liaison, une ouverture 56 traversant le réservoir de part en part. Ces ouvertures 56 ne communiquent pas avec le volume de stockage de fluide énergétique. Ces ouvertures 56 ne sont donc pas utiles pour délivrer un fluide énergétique, notamment pour délivrer de l'hydrogène sous pression à la pile à combustible 3. Avantageusement, les ouvertures 56 peuvent être utilisées pour fixer différents équipements du véhicule et notamment les rails de guidage 65.
A cet effet, le réservoir 2 comprend un ensemble d'interfaces de fixation 57 agencées aux extrémités des éléments de liaison 51 , dans les ouvertures 56. Comme illustré sur la figure 6, tout ou partie des interfaces de fixation 57 peut comprendre un insert destiné à coopérer avec une vis de fixation 58, par exemple une vis de fixation de type M8 ou M10. L'insert peut être formé dans le tube métallique équipant la face interne 55 des éléments de liaison ou être un élément additionnel emmanché contre la face interne 55 des éléments de liaison, par exemple une cheville en plastique. L'insert peut par exemple comprendre une longueur comprise entre 20mm et 60mm inclus. L'insert peut être taraudé ou non taraudé. L'insert fourni ainsi un moyen de fixation s'étendant profondément dans le volume du réservoir. Un tel moyen de fixation est particulièrement robuste.
Les rails de guidage 65 peuvent ainsi être des éléments rapportés, distincts de la structure 6 du réservoir 2, et fixé contre la paroi avant 7A du réservoir 2 au moyen de vis de fixation 58 coopérant avec des interfaces de fixation 57. En remarque, le véhicule 1 peut aussi comprendre un dispositif d'absorption de chocs 30 supporté par le réservoir 2 et fixé à la paroi arrière 7B du réservoir 2. Le dispositif d'absorption de chocs 30 peut être intégré à un parechoc arrière du véhicule. Lorsqu'un choc se produit à l'arrière du véhicule contre le dispositif d'absorption des chocs 30, un effort est transmis au réservoir 2, puis ensuite aux longerons 11 A, 11 B s'étendant plus à l'avant du réservoir 2. Le réservoir 2 fait donc fonction de pièce intermédiaire entre le dispositif d'absorption de chocs 30 et les longerons 11 A, 11 B.
Si le choc est suffisamment important, les déformations du châssis conduisent à ce que le réservoir 2 entre en contact avec la batterie électrochimique 5. Grace à l'intégration de la rampe 64 au réservoir 2, on évite un télescopage entre le réservoir et la batterie électrochimique. Ainsi, on évite ou on limite le risque que ces deux éléments subissent des efforts si importants qu'ils conduiraient à leur destruction et on minimise les conséquences de l'accident. Dans l'hypothèse où la rampe 64 comprend des rails de guidage 65, on bénéficie d'un certain guidage du déplacement relatif entre le réservoir 2 et la batterie électrochimique 5. Ainsi, on maitrise mieux la cinématique de déformation du véhicule et on réduit les conséquences néfastes d'un accident.
Par ailleurs, grâce à l'invention, on bénéfice d'un agencement particulièrement compact car le réservoir peut être positionné à proximité directe de la batterie électrochimique sans que cela n'engendre un risque accru pour la sécurité des utilisateurs du véhicule en cas de choc longitudinal contre le véhicule. Le véhicule offre ainsi plus d'espace pour les passagers ou pour du rangement. Alternativement, ce volume disponible peut aussi être mis à profit pour augmenter la taille du réservoir ou de la batterie électrochimique et donc pour proposer un véhicule avec une plus grande autonomie.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Agencement pour un véhicule (1 ) comprenant un réservoir (2) destiné à stocker un fluide énergétique et une batterie électrochimique (5), la batterie électrochimique (5) étant agencée dans le prolongement du réservoir selon un axe longitudinal (X) du véhicule, le réservoir comprenant une rampe (64) s’étendant en vis-à-vis de la batterie électrochimique, la rampe étant inclinée par rapport à un axe vertical (Z) du véhicule pour provoquer un chevauchement de la batterie électrochimique et du réservoir en cas de choc longitudinal contre le véhicule.
2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réservoir (2) est agencé à l'arrière de la batterie électrochimique (5), et en ce que ladite rampe (64) est inclinée de sorte à ce que le réservoir passe au-dessus de la batterie électrochimique (5) en cas de choc longitudinal contre le véhicule.
3. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rampe (64) comprend un ensemble de rails de guidage (65), les rails de guidage s'étendant parallèlement les uns aux autres selon un axe inclus dans un plan parallèle à l'axe longitudinal (X) et à l'axe vertical (Z).
4. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque rail de guidage (65) comprend une forme profilée, une section perpendiculaire à un axe dans lequel chaque rail de guidage s'étend comprenant une forme arrondie destinée à venir en contact avec la batterie électrochimique en cas de choc longitudinal contre le véhicule, notamment en ce que chaque rail de guidage (65) comprend une forme hémicylindrique.
5. Agencement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ensemble de rails de guidage (65) comprend entre deux rails de guidage et dix rails de guidage inclus.
6. Agencement selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le réservoir (2) comprend une structure rigide (6) constituée de matériau composite, les rails de guidage formant avec la structure rigide (6) un ensemble monobloc.
7. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (2) comprend une première paroi (7 A) et une deuxième paroi (7B) opposée à la première paroi (7A), la première paroi et la deuxième paroi étant reliées l'une à l'autre par un ensemble d'éléments de liaison (51 ) creux, traversant le réservoir.
8. Agencement selon la revendication 3 et selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque rail de guidage (65) est fixé au réservoir au moyen d'interfaces de fixation (57) agencées respectivement aux extrémités d'au moins une partie des éléments de liaison (51) creux.
9. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un premier longeron (11 A) et un deuxième longeron (11 B), les longerons s'étendant parallèlement à un axe longitudinal (X) du véhicule, le réservoir (2) étant fixé à chacun des deux longerons et s'étendant dans le prolongement des deux longerons suivant l'axe longitudinal (X), la batterie électrochimique (5) étant fixée aux deux longerons entre les deux longerons.
10. Véhicule (1), notamment véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un agencement selon l'une des revendications
5 précédentes.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2828715B1 (de) * 1978-06-30 1979-09-06 Opel Adam Ag Anordnung des Kraftstofftanks und des Reserverades in Kraftfahrzeugen,insbesondere Personenkraftfahrzeugen
FR2888915A1 (fr) * 2005-07-19 2007-01-26 Djp Sarl "reservoir en materiau composite, notamment pour stocker du gaz naturel pour vehicule"
FR2967618A1 (fr) * 2010-11-19 2012-05-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Agencement de batterie haute tension sur un vehicule automobile hybride
US20200282845A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10 Ford Global Technologies, Llc Vehicle battery housing
CN112406565A (zh) * 2020-11-30 2021-02-26 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种撞击式电池包及新能源汽车
DE102020121014B3 (de) * 2020-08-10 2021-11-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrofahrzeug mit Batterieschutz bei einem Frontalcrash

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2828715B1 (de) * 1978-06-30 1979-09-06 Opel Adam Ag Anordnung des Kraftstofftanks und des Reserverades in Kraftfahrzeugen,insbesondere Personenkraftfahrzeugen
FR2888915A1 (fr) * 2005-07-19 2007-01-26 Djp Sarl "reservoir en materiau composite, notamment pour stocker du gaz naturel pour vehicule"
FR2967618A1 (fr) * 2010-11-19 2012-05-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Agencement de batterie haute tension sur un vehicule automobile hybride
US20200282845A1 (en) * 2019-03-06 2020-09-10 Ford Global Technologies, Llc Vehicle battery housing
DE102020121014B3 (de) * 2020-08-10 2021-11-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrofahrzeug mit Batterieschutz bei einem Frontalcrash
CN112406565A (zh) * 2020-11-30 2021-02-26 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种撞击式电池包及新能源汽车

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