FR3063458A1 - Dispositif de protection lateral de la batterie de propulsion d’un vehicule hybride ou electrique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un véhicule automobile (1) de type hybride ou électrique comprenant une batterie (3) de propulsion, la batterie (3) comprenant un carter dont les faces latérales sont placées en regard d'un élément de structure du véhicule, le véhicule (1) comprenant en outre un dispositif de protection de batterie remarquable en ce que ledit dispositif de protection (9) comprend au moins un impacteur (11) comprenant une face d'appui (13) et une face d'impact (15), l'impacteur (11) étant disposé intercalé entre un des éléments (17) de structure dudit véhicule (1) et l'une des faces latérales (19) du carter de la batterie de sorte à ce que sa face d'impact (13) soit placée en regard de l'élément de structure (7) du véhicule.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
DISPOSITIF DE PROTECTION LATERAL DE LA BATTERIE DE PROPULSION D'UN VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE.
FR 3 063 458 - A1 (57) L'invention concerne un véhicule automobile (1) de type hybride ou électrique comprenant une batterie (3) de propulsion, la batterie (3) comprenant un carter dont les faces latérales sont placées en regard d'un élément de structure du véhicule, le véhicule (1) comprenant en outre un dispositif de protection de batterie remarquable en ce que ledit dispositif de protection (9) comprend au moins un impacteur (11) comprenant une face d'appui (13) et une face d'impact (15), l'impacteur (11) étant disposé intercalé entre un des éléments (17) de structure dudit véhicule (1 ) et l'une des faces latérales (19) du carter de la batterie de sorte à ce que sa face d'impact (13) soit placée en regard de l'élément de structure (7) du véhicule.
Figure FR3063458A1_D0001
Figure FR3063458A1_D0002
306345S i
DISPOSITIF DE PROTECTION LATERAL DE LA BATTERIE DE PROPULSION D’UN VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE
La présente invention concerne le domaine de l'automobile et s'applique plus particulièrement à un véhicule automobile de type véhicule hybride ou véhicule électrique.
Les véhicules automobiles de type électrique comprennent uniquement un moteur électrique. Les véhicules automobiles de type hybride comprennent un moteur thermique en plus d’un moteur électrique. Les deux moteurs fonctionnent simultanément ou alternativement de manière à réduire la puissance totale consommée par le véhicule. La batterie de propulsion du moteur électrique est de forme générale parallélépipédique en deux parties successives, et est logée en partie arrière du véhicule, dans le coffre ou sous la caisse. Généralement, la batterie de propulsion alimentant le moteur électrique s’étend au moins partiellement sous les sièges passagers arrière et selon la direction transversale du véhicule.
Lorsque le véhicule subit un choc dans sa partie arrière, les forces résultantes peuvent générer une déformation du coffre du véhicule, voire une perforation de la batterie. Dans un tel cas, il y a un risque d’électrocution ou de brûlures chimiques pour les passagers. Plusieurs solutions pour la protection de la batterie en cas de choc arrière du véhicule ont déjà été proposées, mais peu d’entre elles proposent une protection contre les chocs latéraux.
Par exemple le document US9254873 décrit l’utilisation d’un dispositif de protection pour batterie. Le dispositif est réalisé avec une structure à corps creux mise sous pression. Le dispositif de protection est disposé sur la face arrière de la batterie de propulsion afin de la protéger d’une collision à l’arrière du véhicule.
De même le document DE102012001596 décrit la mise en oeuvre d’un dispositif de protection disposé entre la batterie et un support pouvant être la structure du véhicule. Le dispositif est un dispositif d’absorption de choc et comprend à cet effet différentes cellules comprenant un fluide sous-pression. L’absorption d’un choc se fait par l’évacuation dudit fluide par des valves appropriées.
Malheureusement, les dispositifs de protection de la batterie de propulsion actuels fonctionnant sur ce principe d’absorption d’un choc par l’évacuation d’un fluide sous pression sont complexes et encombrants ce qui les rend difficilement implantables au niveau des faces latérales de la batterie. Or il serait intéressant de proposer une solution pour protéger la batterie au niveau de ses faces latérales qui soit simple, peu coûteuse dans sa réalisation, efficace dans la protection offerte et facile à implanter dans un endroit confiné.
L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des problèmes de l’art antérieur, en proposant un dispositif de protection d’une batterie de propulsion de véhicule automobile de type électrique ou hybride qui est adapté à la protection de la batterie en cas de collision latérale arrière du véhicule, tout en restant simple et facilement implantable dans un endroit confiné. En particulier, l’invention propose un dispositif de protection qui est adapté à la gestion de chocs de type « poteau >> dans lesquels les efforts sont importants et concentrés sur une surface limitée.
A cet effet, l’invention a pour objet un véhicule automobile de type hybride ou électrique comprenant une batterie de propulsion, la batterie comprenant un carter dont les faces latérales sont placées en regard d’un élément de structure du véhicule, le véhicule comprenant en outre un dispositif de protection de batterie, remarquable en ce que ledit dispositif de protection de la batterie comprend au moins un impacteur comprenant une face d’appui et une face d’impact, l’impacteur étant disposé intercalé entre un des éléments de structure dudit véhicule et l’une des faces latérales du carter de la batterie de sorte à ce que sa face d’impact soit placée en regard de l’élément de structure du véhicule.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, ledit impacteur ou lesdits impacteurs sont configurés et dimensionnés pour qu’il subsiste un espacement entre leur face d’impact et l’élément de structure disposé en regard.
De préférence, le dispositif comprend au moins deux impacteurs, chaque impacteur étant fixé à une des faces latérales de la batterie. L’invention comprend donc au moins un impacteur de chaque côté de la batterie, de préférence l’invention comprend un seul impacteur sur chacune des faces latérales de la batterie.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à proposer un dispositif de protection dont la fonction première est de répartir les efforts résultant d’une collision. Les efforts concentrés en une zone sont ainsi répartis sur une plus grande surface au niveau du carter de la batterie ce qui diminue les risques de perforation de ce carter, et permet donc de protéger les cellules de la batterie et de minimiser voire d’éviter le risque d’explosion.
De préférence, le dispositif est disposé adjacent mais espacé de l’élément de structure qui est destiné à se déformer. L’impacteur n’est pas en contact avec l’élément de structure du véhicule. L’espacement entre la face d’impact et l’élément de structure permet à l’impacteur de n’être sollicité que lorsque l’élément de structure disposé en regard est suffisamment déformé pour entrer en contact avec sa face d’impact. Cet espacement permet donc de retarder la sollicitation de l’impacteur en cas de collision et de bénéficier ainsi de l’absorption d’une partie des efforts par la déformation de l’élément de structure du véhicule.
La seconde fonction de l’impacteur est de transmettre les efforts reçus aux faces avant et/ou arrière du carter de la batterie, les faces avant et arrière étant définies par rapport à l’orientation longitudinale du véhicule pris dans son sens normal de marche. A cet effet, l’impacteur selon l’invention s’étendra autant que possible en direction des coins du carter de la batterie, de préférence au moins un impacteur recouvre au moins un des coins du carter de la batterie, ledit coin étant formé par la jonction entre une face latérale du carter de la batterie et sa face avant et/ou sa face arrière.
Selon l’invention, le ou les impacteurs vont faire office d’entretoise entre la batterie et l’élément de structure du véhicule disposé en regard, par exemple le longeronnet. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, au moins un impacteur est fixé par sa face d’appui sur une des faces latérales du carter de la batterie, de préférence par collage.
Selon un autre mode de réalisation complémentaire ou alternatif au premier, le carter de la batterie est recouvert au moins en partie au niveau de ses faces latérales par une structure de renfort, et au moins un impacteur est disposé pour que sa surface d’appui recouvre au moins en partie ladite structure de renfort, de préférence la face d’appui de l’impacteur présente une forme complémentaire au relief formé par la structure de renfort et/ou l’impacteur est fixé à la structure de renfort. Selon l’invention la face d’appui peut ne pas être plane mais épouser la forme du carter de la batterie et des éléments disposés sur ledit carter. Avantageusement l’élément de renfort est intercalé entre le carter de la batterie et l’impacteur de sorte à ce qu’au moins une partie des efforts transmis soient transmis à l’élément de renfort et non pas au carter de la batterie. Cette configuration permet de préserver davantage la batterie.
Selon un deuxième aspect de l’invention, le ou les impacteurs présentent une rigidité suffisante pour ne pas se déformer avant un seuil d’effort prédéfini. Ainsi de préférence, au moins un impacteur présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N. De préférence, au moins un impacteur présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force de poussée inférieure ou égale à 18 tonnes, de préférence inférieure ou égale à 15 tonnes, de préférence encore inférieure ou égale à 13 tonnes. L’invention diffère d’un dispositif classique d’absorption de chocs qui est conçu pour s’écraser sur lui-même immédiatement afin d’absorber un maximum d’énergie. Au contraire, la présence d’un impacteur rigidifie le dispositif selon l’invention. Ce n’est que lorsque les forces en jeu ont dépassé d’un certain seuil que l’impacteur va se briser, ne pouvant plus assurer sa fonction de répartition des efforts.
Cette rigidité montrée par l’impacteur peut être obtenue de différentes manières. Ainsi, selon un mode de réalisation de l’invention, au moins un impacteur se présente sous forme d’un bloc constitué par un corps plein, de préférence un bloc de mousse polyuréthane. Selon un autre mode de réalisation, au moins un impacteur se présente sous forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes formées par un réseau de nervures orientées pour s’étendre depuis la face d’appui jusqu’à la face d’impact. De préférence, le ou les impacteurs sont en matériau plastique comprenant une matrice en matière thermoplastique ou thermodurcissable, éventuellement renforcée en fibres.
Selon un troisième aspect de l’invention, l’espacement entre au moins un impacteur et la structure du véhicule est constant, ou plus ou moins constant, sur toute la longueur dudit impacteur. La longueur de l’impacteur s’entend selon la direction longitudinale du véhicule. L’impacteur est alors configuré pour que sa face d’impact montre une forme complémentaire à la forme de l’élément de structure disposé en regard. Aussi lorsque l’élément de structure montre une surface courbée en regard de l’impacteur, la surface d’impact de l’impacteur épousera les courbures de l’élément de structure. De même la face d’appui présentera une forme complémentaire à la face latérale du carter ou du renfort de carter sur lequel elle est fixée. Cette configuration permet d’utiliser un maximum de l’espace disponible entre le carter de batterie et l’élément de structure disposé en regard. Ainsi tout en gardant un espacement entre l’impacteur et l’élément de structure, ledit impacteur présente la plus grande épaisseur possible et présente donc la résistance la plus importante possible.
Ainsi et de préférence, la distance entre la face d’appui et la face d’impact de l’impacteur définissant l’épaisseur dudit impacteur; au moins un impacteur présente une variation d’épaisseur selon sa longueur.
Eventuellement, au moins un impacteur est configuré pour que sa face d’impact présente une inclinaison par rapport à sa face d’appui sur au moins une partie de la longueur.
Enfin, l’invention a pour objet un dispositif de protection de batterie de propulsion d’un véhicule hybride ou électrique tel que défini plus haut. Ledit dispositif est remarquable en ce qu’il comprend au moins un impacteur comprenant une face d’appui et une face d’impact, destiné à être disposé entre un des éléments de structure dudit véhicule et l’une des faces latérales du carter de la batterie. De préférence, ledit impacteur ou lesdits impacteurs sont configurés et dimensionnés pour qu’il subsiste un espacement entre leur face d’impact et l’élément de structure disposé en regard.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle :
- La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule selon l’invention tel que vu pardessous.
La figure 2 est une vue partielle d’un véhicule selon l’invention montrant l’agencement entre la batterie de propulsion, un impacteur du dispositif de protection et l’élément de structure disposé en regard.
La figure 3 est un exemple de réalisation d’un impacteur selon l’invention.
Dans la description qui suit, le terme « comprendre >> est synonyme de « inclure >> et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le véhicule ou le dispositif auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre >> inclut les termes « consister en >>. Les termes « avant >> et « arrière >> ainsi que les directions « longitudinale >> et « transversale >> s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
La figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile 1 de type hybride ou électrique vu de dessous. Le véhicule 1 comprend une batterie 3 de propulsion en partie arrière. La batterie est située au moins en partie sous les sièges passagers arrière du véhicule (c’est-àdire sous les sièges de rang 2) et s’étend selon la direction transversale du véhicule. Elle comprend un carter qui se présente généralement en deux parties, une partie supérieure ou carter supérieur et une partie inférieure ou carter inférieur. Le carter de batterie 3 présente une forme générale parallélépipédique définissant une face supérieure, une face inférieure, une face avant, une face arrière et deux faces latérales 5. La batterie 3 s’étend entre deux éléments de structure 7 du véhicule 1, généralement des éléments de structure 7 de voie basse. De préférence, elle s’étend entre les parties avant des deux longeronnets inférieurs, de sorte à ce que lesdits longeronnets soient disposés en regard desdites faces latérales 5 du carter de batterie 3.
L’invention propose un véhicule 1 comprenant un dispositif de protection 9 latéral de la batterie 3 de propulsion permettant de limiter voir d’empêcher l’intrusion des éléments de structure 7 disposés en regard des faces latérales 5 du carter de batterie 3 dans la batterie en réponse à une déformation desdits éléments de structure résultant d’une collision latérale de type « choc poteau >>.
La figure 2 illustre un mode préféré de réalisation de l’invention selon lequel le dispositif de protection de la batterie 3 comprend au moins un impacteur 11 comprenant une face d’appui 13 et une face d’impact 15. L’impacteur 11 est disposé entre un des éléments de structure 7 dudit véhicule et l’une des faces latérales 5 du carter de batterie 3. L’impacteur 11 ou lesdits impacteurs 11 sont configurés et dimensionnés pour qu’il subsiste un espacement « e >>
entre leur face d’impact 15 et l’élément de structure 7, par exemple le longeronnet, disposé en regard.
On aura compris que le dispositif de protection selon l’invention comprend préférentiellement au moins deux impacteurs 11, chaque impacteur 11 étant fixé à une des deux faces latérales 5 de la batterie 3. L’invention comprend donc au moins un impacteur 11 de chaque côté de la batterie 3, de préférence l’invention comprend un seul impacteur 11 sur chacune des faces latérales 5 de la batterie 3.
De préférence encore chaque impacteur 11 va s’étendre sur au moins une partie de la longueur de la face latérale de la batterie 3. Cette configuration a pour objectif de répartir les forces d’impact reçues au niveau de la face d’impact de l’impacteur sur une surface du carter de batterie aussi grande que possible afin de limiter les risques de perçage du carter de batterie et d’intrusion d’éléments étrangers dans la batterie.
Selon une mise en œuvre de l’invention, les ou les impacteurs 11 sont fixés par le biais de leur face d’appui 13 sur le carter de batterie ou sur une structure de renfort 17 de la batterie lorsque celle-ci en est pourvue. En effet, les batteries de propulsion peuvent être dotées d’une structure de renfort 17 qui va au moins partiellement les entourer. Lorsque cette structure est présente, le ou les impacteurs seront avantageusement fixés à cette structure de renfort 17 à qui ils transmettront préférentiellement les efforts reçus. Avantageusement, l’impacteur est dimensionné pour s’étendre sur au moins une partie de la longueur de la face latérale de la structure de renfort, et de préférence toute la longueur de la face latérale de ladite structure de renfort.
Afin de pouvoir transmettre les efforts aux faces avant et/ou arrière du carter de batterie, l’impacteur s’étendra autant que possible en direction des coins du carter de la batterie, de préférence au moins un impacteur recouvre au moins un des coins formé par la jonction entre une face latérale du carter de la batterie et sa face avant et/ou sa face arrière.
Afin de pouvoir assurer leur fonction de répartition des efforts, le ou les impacteurs 11 du dispositif de protection présentent avantageusement une certaine rigidité leur permettant de ne pas se déformer en dessous d’un seuil prédéfini. Ainsi de préférence, au moins un impacteur 11 présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N. L’invention se démarque des solutions proposées par l’art antérieur en proposant un dispositif de protection rigide adapté à répartir et à transmettre les efforts aux faces avant et arrière de la batterie, et non pas un dispositif d’absorption de chocs. Selon l’invention, le ou les impacteurs sont conçus pour présenter une rigidité constante sur toute leur longueur.
Le ou les impacteurs selon l’invention peuvent être réalisés en tout matériau compatible avec leur fonction. Pour des raisons de poids comme de coût, le ou les impacteurs selon l’invention seront préférentiellement réalisés en matériau plastique.
Par exemple, selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, le ou les impacteurs se présentent chacun sous forme d’un bloc constitué par un corps plein, tel qu’un bloc de mousse polyuréthane. L’homme du métier choisira alors sans peine une mousse de densité suffisante pour montrer la résistance à la déformation recherchée. Cette solution est avantageuse par sa simplicité tant de conception que de montage, le bloc de mousse formant l’impacteur pouvant être simplement collé sur le carter de batterie ou sur sa structure de renfort.
Selon un autre mode de réalisation, le ou les impacteurs se présentent chacun sous la forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes formées par un réseau de nervures orientées pour s’étendre depuis la face d’appui jusqu’à la face d’impact. Ce bloc peut être en métal ou en matériau plastique ou composite. Il sera préférentiellement en matériau composite thermoplastique ou thermodurcissable. Une mise en oeuvre préférée de l’invention privilégiera l’utilisation de matrices thermoplastiques qui présentent des limites au délaminage et à la rupture plus élevées que les résines thermodurcissables. De préférence, l’absorbeur est constitué d’un matériau sélectionné dans le groupe comprenant les résines polypropylène, polyamide, polyphtalamide, polyétheréthercétone, polysulfure de phénylène, polyamide-imide, polyétherimide, polyarylamide, polyépoxyde, polyester insaturés, vinylester ou polyester-vinylester. De préférence encore, le ou les impacteurs sont constitués d’un matériau composite renforcé en fibres.
L’un des avantages de l’invention est que la masse d’un impacteur est relativement faible. L’invention est donc remarquable en ce qu’elle permet de résoudre le problème de protection de la batterie du véhicule sans pour autant augmenter significativement son poids. Un autre avantage est qu’elle est adaptable à tout type de véhicule et ne nécessite pas de modification des installations industrielles existantes.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le ou les impacteurs présentent une face d’appui parallèle à leur face d’impact. Néanmoins selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, la face d’impact est configurée pour présenter une forme complémentaire à celle de l’élément de structure disposé en regard. L’invention propose ainsi un dispositif de protection présentant un espacement constant avec l’élément de structure disposé en regard. Avantageusement cet espacement est compris entre 5 et 30 mm, de préférence entre 10 et 20 mm.
Aussi lorsque cet élément n’est pas droit mais courbé, le ou les impacteurs selon l’invention présentent une variation d’épaisseur selon leur longueur, l’épaisseur étant définie comme la distance entre la face d’appui et la face d’impact de l’impacteur. De préférence, au moins un impacteur est configuré pour que sa face d’impact présente une inclinaison par rapport à sa face d’appui sur au moins une partie de sa longueur.
Selon une variante de l’invention, l’impacteur va présenter une rigidité constante selon sa longueur afin de mieux répartir les efforts reçus. Lorsque l’impacteur montre une épaisseur variable selon la longueur, l’homme du métier aura avantage à utiliser bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes dont la densité en terme de nombre de nervures io sur une surface donnée varie en fonction de l’épaisseur.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Véhicule automobile (1) de type hybride ou électrique comprenant une batterie (3) de propulsion, la batterie (3) comprenant un carter dont les faces latérales (5) sont placées en regard d’un élément (7) de structure du véhicule, le véhicule (1) comprenant en outre un dispositif de protection de batterie ; caractérisé en ce que ledit dispositif de protection (9) comprend au moins un impacteur (11) comprenant une face d’appui (13) et une face d’impact (15), l’impacteur (11) étant disposé intercalé entre un des éléments (7) de structure dudit véhicule (1) et l’une des faces latérales (5) du carter de la batterie de sorte à ce que sa face d’impact (13) soit placée en regard de l’élément de structure (7) du véhicule.
  2. 2. Véhicule (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit ou lesdits impacteurs (11) sont configurés pour qu’il subsiste un espacement entre leur face d’impact (15) et l’élément de structure (7) disposé en regard.
  3. 3. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) est fixé par sa face d’appui (13) sur une des faces latérales (5) du carter de la batterie (3), de préférence par collage.
  4. 4. Véhicule (1) selon l’une des revendication 1 à 3, le carter de la batterie étant recouvert au moins en partie au niveau de ses faces latérales (5) par une structure de renfort (17), le véhicule étant caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) est disposé pour que sa surface d’appui (13) recouvre au moins en partie ladite structure de renfort (17), de préférence la face d’appui (13) de l’impacteur (11) présente une forme complémentaire au relief formé par la structure de renfort (17) et/ou l’impacteur (11) est fixé à la structure de renfort (17).
  5. 5. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) recouvre au moins un des coins du carter de batterie, ledit coin étant formé par la jonction entre une face latérale (5) du carter de la batterie et sa face avant et/ou sa face arrière.
  6. 6. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) présente une résistance à la déformation sous l’application d’une ίο force inférieure ou égale à 180 000 N, de préférence inférieure ou égale à 150 000 N, de préférence encore inférieure ou égale à 130 000 N.
  7. 7. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 6, la distance entre la face d’appui
    5 (13) et la face d’impact (15) de l’impacteur (11) définissant l’épaisseur dudit impacteur (11), le véhicule (1) est caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) présente une variation d’épaisseur selon sa longueur.
  8. 8. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’au moins un
    10 impacteur (11) se présente sous forme d’un bloc constitué par un corps plein, de préférence un bloc de mousse polyuréthane.
  9. 9. Véhicule (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’au moins un impacteur (11) se présente sous forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de
    15 cloisons internes formées par un réseau de nervures orientées pour s’étendre depuis la face d’appui (13) jusqu’à la face d’impact (15).
  10. 10. Dispositif de protection (9) de batterie (3) de propulsion d’un véhicule (1) hybride ou électrique selon l’une des revendications 1 à 9.
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