FR3095896A1 - Dispositif de support d’un module de batterie comportant une entretoise secable - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif de support (10) pour module de batterie (1) de traction d’un véhicule automobile. L’invention vise à protéger le module de batterie contre les chocs pouvant déformer la paroi d’un logement (3) du module de batterie. Plus précisément, le dispositif de support comporte un logement de rangement (3) du module de batterie (1) et des moyens de protection contre les chocs, dans lequel les moyens de protection comportent au moins une entretoise sécable (4) intercalée entre une paroi du logement (3) et une paroi du module de batterie (1) et comportant une zone de rupture prédéterminée affaiblie (42). Figure 1
Description
Le domaine de l’invention concerne un dispositif de support d’un module de batterie de traction, notamment pour véhicule automobile électrique et hybride.
Les modules de batterie de traction à très haute tension des véhicules automobiles sont des équipements sensibles et onéreux. Les besoins constants d’augmentation de l’autonomie des véhicules entrainent par conséquent une augmentation du volume des modules de batterie. Le plus souvent, ils sont alors logés en zone arrière sous le plancher du véhicule, par exemple sous le coffre ou sous la banquette arrière du véhicule. Cette zone est problématique car elle est exposée aux chocs sous caisse. Les constructeurs automobiles doivent alors équiper les systèmes de batterie de protections adaptées contre les chocs et vibrations.
Conventionnellement, les supports de batterie sont équipés d’éléments amortisseurs permettant de protéger les cellules d’énergie contre les vibrations et chocs en situation de roulage. Cependant, en cas d’un choc important, par exemple pierre ou obstacles sur route, il arrive que la paroi du logement de rangement du module de batterie soit emboutie et se déforme. Pour éviter un impact sur les cellules de batterie, il est nécessaire de prévoir un espace suffisant entre les parois du logement et le module de batterie. Il est connu d’utiliser des tapis amortisseurs ayant une épaisseur suffisante pour empêcher un endommagement des cellules.
De plus, on connait de l’état de la technique le document US2014/0356678A1 qui décrit un support de batterie permettant d'isoler mécaniquement le module de batterie du véhicule. Selon ce dispositif, le support de batterie comprend une plaque de confinement inférieure, une plaque de confinement supérieure, des entretoises et des évidements logeant des rondelles d’amortissement. Les plaques de confinement sont liées par les entretoises et fixent la batterie aux rondelles. Les rondelles évitent que les vibrations et les chocs soient transférés du véhicule à la batterie. De plus, on connait le document US2015/0060170A1 déposé par les mêmes inventeurs décrivant une variante du support dans lequel il est prévu une plaque en nid d’abeille assurant plusieurs fonctions de protection, telle la retenue de composants liquides susceptibles de s’écouler du module de batterie, l’absorption des chocs et la pose d’éléments de maintien en bordure du module de batterie par encastrement dans les évidements du nid d’abeille.
Ces dispositifs de support présentent néanmoins des inconvénients. En effet, en cas d’impact sous le véhicule provoquant une déformation des parois du logement du module de batterie, les amortisseurs répartis sur la surface du logement peuvent eux même se déformer jusqu’à interférer et transmettre la pression du choc aux cellules électriques. Par ailleurs, lorsque les amortisseurs (tapis ou rondelles de type mousse souple et déformable) ont une épaisseur importante, on a constaté que leur vieillissement n’assure pas une protection efficace contre les impacts tout au long du cycle de vie du module de batterie.
Il existe donc un besoin de palier les problèmes précités et d’améliorer la protection des modules de batterie contre les chocs sous caisse du véhicule, notamment contre les déformations des parois du logement de rangement.
Plus précisément, l’invention concerne un dispositif de support d’un module de batterie comportant un logement de rangement du module de batterie et des moyens de protection du module de batterie contre les chocs. Selon l’invention, les moyens de protection comportent au moins une entretoise sécable intercalée entre une paroi du logement et une paroi du module de batterie et comportant une zone de rupture prédéterminée affaiblie.
Selon une variante, l’entretoise sécable comporte deux parties d’extrémité d’appui et une partie centrale liant les deux parties d’extrémité, et la partie centrale forme la zone de rupture et est définie par une section transversale inférieure aux sections transversales desdites parties d’extrémité.
Selon une variante, le dispositif de support comporte en outre un échangeur thermique recouvrant la paroi du module de batterie et ladite entretoise sécable est fixée par une première des deux parties d’extrémité à l’échangeur thermique et par une deuxième des deux parties d’extrémité à la paroi du logement.
Selon une variante, l’une ou chaque partie d’extrémité de l’entretoise sécable est constituée d’un amortisseur de chocs et vibrations.
Selon une variante, le dispositif de support comporte une pluralité d’entretoises sécables réparties uniformément entre le module de batterie et la paroi inférieure du logement.
Selon une variante, la ou chaque entretoise sécable est constituée d’un matériau plastique.
L’invention envisage un véhicule automobile comportant un module de batterie et un dispositif de support dudit module de batterie, dans lequel le dispositif de support est selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.
Les entretoises sécables permettent de remplacer les tapis amortisseurs conventionnellement utilisés qui ont un coût supérieur et une durée de vie en vieillissement non satisfaisante. Elles permettent de plus d’empêcher la transmission de la pression en cas de choc sous la caisse du véhicule provoquant une déformation de la paroi du logement de la batterie.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
L’invention concerne les supports de module de batterie de véhicule automobile, notamment les modules de batterie de très haute tension pour la motorisation électrique du véhicule. L’invention s’applique aux véhicules électriques et hybrides électriques.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif de support 10 d’un module de batterie 1 pour un véhicule selon une vue latérale. La partie basse du véhicule est référencée PB et la partie haute est référencée PH. Le module de batterie 1 d’un véhicule automobile est de façon connue en soi constitué de plusieurs cellules électriques, par exemple de technologie Lithium-ion, devant être protégées des chocs et vibration. Dans ce but, il est courant d’installer le module de batterie 1 dans un logement de rangement 3 comprenant une ou plusieurs parois rigides pouvant envelopper hermétiquement le module de batterie 1. Conventionnellement, le module de batterie 1 est installé dans un logement de rangement 3 de la forme d’un boitier. Ce dernier comporte à cet effet une paroi inférieure sur laquelle repose le module de batterie 1, des parois latérales et une paroi supérieure. Dans d’autres cas, il n’est pas nécessaire de protéger tous les côtés du module de batterie 1, et dans ce cas le logement peut être constitué uniquement d’une paroi inférieure.
L’invention vise plus particulièrement à protéger le module de batterie de chocs en zone sous caisse d’un véhicule. A cet effet, le dispositif de support 10 comporte plusieurs entretoises sécables 4 intercalées entre la paroi inférieure du logement 3 et la paroi inférieure du module de batterie 1, ici représentées par simplification au nombre de trois.
On n’écarte pas néanmoins les éventualités que le dispositif de support 10 comporte une unique entretoise de support ou que les entretoises sécables soient disposées sur un ou plusieurs côtés du module de batterie 1 en fonction des zones à protéger, en paroi supérieure ou en paroi latérale en cas de risque de choc sur ces côtés.
La ou chaque entretoise sécable 4 est prévue pour se rompre en cas de choc exerçant une force F sur la paroi du logement provoquant une déformation de la paroi 3 en direction du module de batterie 1. Dans le cas présent, l’invention vise à protéger le module de batterie 1 contre des chocs perpendiculaires à la paroi 3 du logement. La rupture de l’entretoise permet ainsi d’interrompre la transmission de la pression du choc et de préserver l’intégrité du module de batterie 1. La ou chaque entretoise sécable 4 comporte dans ce but une zone de rupture affaiblie dimensionnée de sorte à se briser sous l’action de la déformation de la paroi du logement 3.
La déformation peut être par exemple provoquée par un projectile (pierre, gravier par exemple, ou un obstacle percutant la paroi inférieure du logement 3 lors du roulage du véhicule. La zone de rupture affaiblie est dimensionnée pour se briser dans une zone prédéterminée de l’entretoise 4, ici la partie centrale, lorsqu’une déformation de la paroi du logement 3 d’environ quelques millimètres à quelques centimètres s’exerce en direction du module de batterie 1. Bien évidemment, la zone de rupture affaiblie de l’entretoise est dimensionnée pour résister au poids du module de batterie.
La fonction de rupture affaiblie prédéterminée selon l’invention peut être réalisée de diverses manières qui seront décrites ci-après dans la description. De plus, le logement 3 comporte de préférence plusieurs entretoises sécables 4 réparties uniformément sur la surface de la paroi susceptible d’être exposée à des chocs.
On décrit maintenant un agencement possible du module de batterie 1 et de son dispositif de support. Classiquement, un module de batterie de traction est équipé d’un échangeur thermique 2 destiné au refroidissement et/ou chauffage des cellules électriques lorsqu’un courant de charge ou décharge traversent les cellules ou pour conditionner thermiquement les cellules à toutes les situations de vie pouvant être rencontrées, notamment les climats froids et chauds. Dans ce mode de réalisation, l’échangeur thermique 2 est une plaque (comportant des conduits de circulation d’un fluide caloporteur et/ou des ailettes de refroidissement), destinée à transférer de l’énergie thermique à la batterie, en chauffage et/ou refroidissement. Dans tous les cas, l’échangeur thermique 2 recouvre toute ou partie de la surface de la paroi inférieure du module de batterie 1. Les entretoises 4 sont alors intercalées entre le module de batterie 1 et le logement 3, en appui contre la surface de l’échangeur thermique 2 sur une partie d’extrémité haute et contre la surface de la paroi du logement 3 sur l’autre partie d’extrémité opposée basse. Les entretoises permettent ainsi de protéger l’échangeur thermique dans le cas où celui-ci serait particulièrement sensible aux chocs.
L’entretoise 4 peut être fixée en chacune des deux extrémités par divers moyens de fixation, (vis, colle, ou brasage). Le module de batterie 1 peut être également simplement posé sans fixation sur les entretoises et maintenu en butée ou par une sangle, si celles-ci sont fixées au logement et maintenues en orientation verticale.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l’entretoise 4 comporte une première partie d’extrémité supérieure 41, une deuxième partie d’extrémité inférieure 43 et une partie centrale 42 reliant les deux parties d’extrémité. La partie centrale 42 est un segment formant la zone de rupture affaiblie prédéterminée et est définie par une section transversale de surface inférieure aux sections transversales desdites parties d’extrémité 41 et 43. La discontinuité de section permet ainsi d’affaiblir l’entretoise dans une zone prédéterminée de son axe de séparation, dans ce cas-ci qui est vertical. L’entretoise est par exemple constituée d’un matériau de type plastique. La longueur et la grosseur de section de la partie centrale 42 permettent de dimensionner l’affaiblissement recherché. On comprendra donc que le dimensionnement de la zone de rupture dépendra de la batterie (masse et dimension notamment) et des situations de vie à protéger. L’invention envisage d’autres variantes d’affaiblissement de la zone de rupture.
Dans une première variante, la partie centrale 42 présente une section transversale de même dimension que la section transversale des parties d’extrémité 41 et 43, mais est constituée d’un matériau présentant une densité inférieure ou une résistance à la compression et flexion inférieure à celle des parties d’extrémités. Dans une deuxième variante, la partie centrale 42 peut présenter des évidements traversants de manière à fragiliser l’entretoise 4 dans une zone de rupture prédéterminée.
De préférence, une partie d’extrémité, ou chaque partie d’extrémité 41 et 43 est constituée d’une partie opérant la fonction d’amortissement de sorte à isoler le module de batterie 1 des chocs et vibrations transmises par le véhicule lorsque celui-ci est en roulage. Les parties d’extrémités 41 et 43 peuvent par exemple être recouverte d’un embout en mousse, silicone, caoutchouc ou tout type de matériau ayant des propriétés de filtrage des vibrations mécaniques.
Le dispositif de support peut comporter d’autres moyens de protection qui ne sont pas représentés sur la figure 1, tel un tapis amortisseur.
Claims (7)
- Dispositif de support (10) d’un module de batterie (1) comportant un logement de rangement (3) du module de batterie et des moyens de protection du module de batterie (1) contre les chocs, caractérisé en ce que les moyens de protection comportent au moins une entretoise sécable (4) intercalée entre une paroi du logement (3) et une paroi du module de batterie (1) et comportant une zone de rupture prédéterminée affaiblie (42).
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’entretoise sécable (4) comporte deux parties d’extrémité d’appui (41, 43) et une partie centrale (42) liant les deux parties d’extrémité (41, 43), et en ce que la partie centrale (42) forme la zone de rupture et est définie par une section transversale inférieure aux sections transversales desdites parties d’extrémité (41, 43).
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un échangeur thermique (2) recouvrant la paroi du module de batterie et en ce que ladite entretoise sécable (4) est fixée par une première (41) des deux parties d’extrémité à l’échangeur thermique (2) et par une deuxième (43) des deux parties d’extrémité à la paroi du logement (3).
- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l’une (41 ;43) ou chaque partie d’extrémité de l’entretoise sécable (4) est constituée d’un amortisseur de chocs et vibrations.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité d’entretoises sécables (4) réparties uniformément entre le module de batterie (1) et la paroi inférieure du logement (3).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou chaque entretoise sécable (4) est constituée d’un matériau plastique.
- Véhicule automobile comportant un module de batterie et un dispositif de support dudit module de batterie, caractérisé en ce que le dispositif de support est selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
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