FR3148171A3 - Système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule automobile, agencement et véhicule comprenant un tel système - Google Patents

Système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule automobile, agencement et véhicule comprenant un tel système Download PDF

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Abstract

Système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule automobile, agencement et véhicule comprenant un tel système Système formant une enceinte (4) pour un dispositif de batterie (3) électrique de traction d’un véhicule (1) comprenant une structure de caisse (5), un plancher (6) fixé à ladite structure, des éléments de support (8) fixés au plancher (6) configurés pour porter le dispositif de batterie (3) électrique et une plaque de fermeture (9) fixée à la structure de caisse (5) de sorte à délimiter, avec la structure de caisse (5) et le plancher (6), un volume interne (Vx) apte à recevoir le dispositif de batterie (3). Figure de l’abrégé : Figure 6

Description

Système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule automobile, agencement et véhicule comprenant un tel système
La présente invention concerne un système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction. L’invention concerne un agencement comprenant un tel système et un dispositif de batterie électrique de traction. L’invention concerne également un véhicule comprenant un système formant une enceinte et/ou un agencement selon l’invention. L’invention concerne enfin un procédé de montage de l’agencement.
Dans le milieu automobile, en particulier pour les véhicules à motorisation électrique ou hybride, il est connu d’implanter le dispositif de batterie électrique de traction, destiné à alimenter le moteur électrique, au niveau de la sous-caisse du véhicule, sous l’habitacle. Classiquement, la structure de caisse, ou châssis, du véhicule est adaptée afin de supporter les éléments fonctionnels du véhicule, notamment, du fait de la masse du dispositif de batterie de traction, la zone de stockage du dispositif de batterie de traction est agencée dans le bas du véhicule. Une pluralité de modules de batterie formant le dispositif de batterie de traction sont disposés et maintenus dans un boîtier, ou « casing » en anglais, formant une enceinte ou un compartiment qui est ensuite fixé sous l’habitacle. Une telle architecture présente de nombreux inconvénients. Notamment, elle s’accompagne d’augmentations de la masse et du coût du véhicule conséquentes. Également, la présence du boîtier génère un encombrement important affectant l’habitacle et limitant le nombre de modules, et par extension la quantité d’énergie, pouvant être embarqués.
Une alternative connue, divulguée dans le brevet américain US11251494, concerne un système formant une enceinte d’un dispositif de batterie de traction comprenant une structure de caisse modifiée comprenant, en plus de l’encadrement classique de caisse formé par des longerons et traverses, des membres allongés transversaux et longitudinaux reliés les uns aux autres et reliés à la structure de caisse afin de former des emplacements aptes à recevoir des modules électriques. Les modules de batterie sont fixés sur la structure de caisse et les membres allongés. Une telle alternative présente néanmoins le désavantage d’impacter fortement la structure de caisse du véhicule, implique de nombreux membres encombrants afin de définir les différents emplacements et requiert d’être adaptée pour différents modèles et gabarits de véhicules.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à proposer une alternative aux architectures et systèmes connus qui soit plus légère, moins coûteuse, limite l’impact sur la structure de caisse du véhicule et soit adaptée à une large gamme de véhicule.
A cette fin, l’invention propose un système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule automobile, le dispositif comportant une pluralité de modules de batterie. Le système comprend une structure de caisse définissant un encadrement, un plancher fixé à la structure de caisse et une pluralité d’éléments de support rapportés et fixés au plancher, notamment sous le plancher, et étant configurés pour porter au moins l’un des modules de batterie du dispositif de batterie. Le système comprend, en outre, une plaque de fermeture fixée à la structure de caisse, notamment sous la structure de caisse à un niveau plus bas que le plancher, et configurée pour délimiter, avec la structure de caisse et le plancher, un volume interne logeant la pluralité d’éléments de support et apte à recevoir la pluralité de modules de batterie.
Optionnellement, le système formant une enceinte peut comprendre au moins un élément de traverse rapporté et fixé sur une première surface, notamment supérieure, du plancher et disposé le long d’une première direction, notamment transversale, la pluralité d’éléments de support étant fixés sur une deuxième surface, notamment inférieure, du plancher opposée à la première surface, lesdits éléments de support s’étendant le long d’une deuxième direction, transversale à la première direction.
Selon un exemple de réalisation, la structure de caisse peut comprendre :
- une paire d’organes latéraux allongés s’étendant le long de la deuxième direction et délimitant l’encadrement le long de la première direction, tel que des longerons et/ou des bavolets ;
- une paire d’organes extrêmaux allongés reliant les organes latéraux entre eux, s’étendant le long de la première direction et délimitant l’encadrement le long de la deuxième direction, tel que des traverses ;
- une ouverture apte à permettre le passage d’au moins un câble d’alimentation électrique et/ou d’au moins un conduit d’alimentation en fluide.
Optionnellement, tout ou partie de la pluralité d’éléments de support :
- est réalisée dans un matériau métallique, tel que de l’acier ; et/ou
- comprend une portion de fixation d’au moins une partie du dispositif de batterie, apte à porter au moins un module de batterie dudit dispositif, et au moins une patte de fixation au plancher, l’au moins une patte de fixation présentant une position décalée relativement à la portion de fixation le long de deux directions distinctes, transversales et/ou orthogonales l’une à l’autre.
Notamment, le système formant une enceinte peut comprendre, en outre, au moins un moyen d’étanchéité disposé sur tout ou partie d’une interface de contact entre la plaque de fermeture et la structure de caisse.
Notamment :
- la plaque de fermeture est fixée de manière réversible et étanche à la structure de caisse par l’intermédiaire d’au moins un organe de fixation comprenant une vis ; et/ou
- les éléments de support sont fixés au plancher par soudure.
L’invention concerne encore un agencement comprenant un système formant une enceinte tel qu’exposé ci-dessus et un dispositif de batterie électrique de traction comportant une pluralité de modules de batterie disposés dans le volume interne et portés par au moins une paire des éléments de support de la pluralité d’éléments de support.
Notamment, au moins l’un des modules de batterie de la pluralité de modules peut comprendre une pluralité de languettes aptes à être disposés et fixées au niveau d’au moins l’un des éléments de support, l’au moins un module de batterie étant fixé à au moins une paire d’éléments de support adjacents de la pluralité d’éléments de support par l’intermédiaire d’au moins un moyen de fixation.
Optionnellement, l’agencement peut, en outre, comprendre :
- un ensemble d’électronique de puissance disposé dans le volume interne et fixé à au moins une paire d’éléments de support de la pluralité d’éléments de support ; et/ou
- au moins un système de traitement thermique du dispositif de batterie apte à mettre en œuvre un traitement thermique de tout ou partie du dispositif de batterie, le système de traitement thermique étant disposé dans le volume interne.
L’invention concerne encore un véhicule automobile à motorisation électrique ou hybride comprenant un système formant une enceinte d’un dispositif de batterie électrique de traction et/ou un agencement selon l’invention.
L’invention concerne enfin un procédé de montage d’un agencement selon l’invention, comprenant :
- le positionnement et la fixation du plancher à la structure de caisse; puis
- le positionnement des éléments de support et leur fixation au plancher, notamment sous le plancher ; puis
- le positionnement et la fixation d’au moins un module de batterie du dispositif de batterie électrique de traction au niveau d’une paire d’éléments de support de la pluralité d’éléments de support ; puis
- le positionnement et la fixation de la plaque de fermeture à la structure de caisse, notamment sous la structure de caisse à un niveau plus bas que le plancher.
D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif et non limitatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
La est une représentation schématique vue de dessus d’un mode de réalisation d’un système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction d’un véhicule.
La est une représentation schématique éclatée du système formant une enceinte équipé du dispositif de batterie.
La est une représentation schématique du système formant une enceinte dans laquelle le plancher a été retiré afin d’illustrer le positionnement relatif d’éléments de traverse et de support.
La est une représentation schématique vue de dessus du système formant une enceinte illustrant un volume interne dans lequel est disposé le dispositif de batterie.
La est une représentation schématique vue de dessous du système formant une enceinte illustrant le volume interne.
La est une représentation schématique en coupe du système formant une enceinte équipé du dispositif de batterie.
La est une représentation schématique en coupe d’une partie extrêmale du système formant une enceinte dans lequel le plancher et l’élément de traverse ont été retirés.
La est une représentation schématique vue de dessous de la fixation du dispositif de batterie.
La est une représentation schématique vue de dessous du positionnement du dispositif de batterie dans le système formant une enceinte.
La est une représentation schématique vue de dessous du positionnement d’un système de traitement thermique dans le volume interne
La est une représentation schématique vue de dessous d’une plaque de fermeture du système formant une enceinte.
Les figures 1 à 11 illustrent schématiquement un exemple de réalisation d’un véhicule 1, particulièrement un véhicule 1 à motorisation électrique ou hybride comprenant au moins un moteur électrique, non représenté. Le véhicule 1 considéré peut être de tout type, par exemple un véhicule 1 particulier ou un véhicule 1 utilitaire.
Selon les conventions relatives au domaine automobile, dans l’ensemble de la description ci-après, la direction dans laquelle le véhicule 1 automobile se déplace en ligne droite est définie comme étant la direction longitudinale X et pointe de l’avant vers l’arrière. La direction perpendiculaire à la direction longitudinale et située dans un plan parallèle à un sol sur lequel repose le véhicule 1 est nommée direction transversale Y. La direction perpendiculaire aux directions X et Y est nommée direction verticale Z. Ainsi, on définit un repère direct XYZ. Les termes « dessus » et « dessous » ou « supérieur » et « inférieur » s’entendent dans leur sens général, les termes « dessous » et « inférieur » désignant une proximité avec le sol plus importante. Également, les termes « premier », « deuxième » ont vocation à distinguer des éléments similaires et non à définir une hiérarchie au sein desdits éléments.
Le véhicule 1 comprend un agencement 2 comprenant, tel qu’illustré à la ou 6, un dispositif de batterie 3 électrique de traction et un système formant une enceinte 4 dudit dispositif de batterie 3 électrique de traction. On entend ici par « enceinte » un espace, notamment fermé, ou compartiment adapté au stockage du dispositif de batterie 3 électrique de traction. Le dispositif de batterie 3 électrique de traction, aussi qualifié de dispositif de batterie 3, batterie ou de dispositif de stockage d’énergie électrique, comprend au moins un module 41 de batterie. Il est entendu que le dispositif de batterie 3 peut comprendre une pluralité de modules 41 de batterie, tel qu’illustré dans les figures 2 à 9, le nombre de modules 41 de batterie illustrés n’étant en rien limitatif. Le dispositif de batterie 3 est une batterie électrice de traction, ou motrice, adaptée à fournir de l’énergie électrique à divers composants du véhicule 1, dont le moteur électrique du véhicule 1.
De manière générale, le système formant une enceinte 4 selon l’invention comprend une structure de caisse 5, un plancher 6, une pluralité d’éléments de support 8, configurés pour porter au moins un module 41 de batterie du dispositif de batterie 3, et une plaque de fermeture 9 de l’enceinte.
Optionnellement, le système formant une enceinte 4 comprend, en outre, au moins un élément de traverse 7 rapporté et fixé au plancher 6. La description ci-après est faite en référence à un mode de réalisation préférentiel comprenant d’une part l’au moins un élément de traverse 7 et, d’autre part, la pluralité d’éléments de support 8. Il est néanmoins entendu qu’elle s’appliquemutatis mutandisà un système 4 selon l’invention dépourvu de l’au moins un élément de traverse 7.
La structure de caisse 5, ou châssis, est une structure apte à supporter différents composants du véhicule 1. Elle présente une forme d’encadrement, c’est-à-dire qu’elle forme un cadre fermé. En particulier, un tel encadrement est formé par une pluralité d’organes allongés, par exemple creux, tels que des longerons, traverses et/ou bavolets. De manière classique, la structure de caisse 5 considérée au sein du véhicule 1 lorsque ses quatre roues reposent sur un sol comprend une partie supérieure, qualifiée de « dessus » de la structure de caisse 5, correspondant à une moitié supérieure de ladite structure le long de la direction verticale Z. La structure de caisse 5 comprend également, lorsque ses quatre roues reposent, une partie inférieure, qualifiée de « dessous », qui correspond à une moitié inférieure de la structure de caisse 5 le long de cette même direction verticale Z.
Les figures illustrent un exemple particulier de la structure de caisse 5 comprenant une paire d’organes latéraux 51 et une paire d’organes extrêmaux 52. Les organes latéraux 51 présentent une forme allongée, par exemple creuse. On entend ici par « allongé » que lesdits organes présentent une longueur, définie le long de la direction longitudinale, strictement supérieure à leur largeur, définie le long de la direction transversale Y. Ils délimitent l’encadrement le long d’une première direction 100, ici parallèle à la direction transversale Y, et s’étendent le long d’une deuxième direction 200, ici parallèle à la direction longitudinale X. Par exemple, les organes latéraux 51 sont des longerons et/ou des bavolets. Les organes extrêmaux 52 présentent une forme allongée, notamment creuse, s’étendant le long de la première direction 100 et délimitant l’encadrement le long de la deuxième direction 200 de sorte à relier les organes latéraux 51 entre eux. Par exemple, les organes extrêmaux 52 sont des traverses du véhicule 1.
Le plancher 6 est fixé à la structure de caisse 5, par exemple par soudure. Notamment, le plancher 6 est fixé sur le dessus de la structure de caisse 5 ou dans l’encadrement définit par celle-ci. Le plancher 6 est au moins en partie plan. Optionnellement, un contour du plancher 6 comprend un rebord configuré pour être disposé au moins en partie au contact de la structure de caisse 5 et/ou au niveau duquel la fixation à la structure de caisse 5 est réalisée. Lorsque le système formant une enceinte 4 est agencé dans le véhicule 1, le plancher 6 délimite et sépare d’une part une zone habitacle du véhicule 1, apte à accueillir des passagers, et d’autre part une zone de stockage du dispositif de batterie 3. Le plancher 6 et la structure de caisse 5 délimitent un volume interne Vx dans lequel le dispositif de batterie 3 peut être agencé et logeant la pluralité d’éléments de support 8.
Par exemple, le plancher 6 est réalisé en tôle, notamment d’acier. Particulièrement, le plancher 6 est dimensionné et conformé afin de s’étendre dans l’espace délimité par l’encadrement de la structure de caisse 5. Autrement dit, le plancher 6 s’étend en tout ou partie dans l’encadrement formé par la structure de caisse 5, tel que visible à la ou 6.
L’au moins un élément de traverse 7 est une pièce rapportée optionnellement fixée au plancher 6. Notamment, l’au moins un élément de traverse 7 est fixé à une première surface 601 du plancher 6. La première surface 601 du plancher 6 est configurée pour être tournée vers l’habitacle de sorte à former une surface supérieure du plancher 6 lorsque le système formant une enceinte 4 est disposé dans le véhicule 1. Notamment, l’au moins un élément de traverse 7 présente une forme allongée. On entend, par exemple, ici par « allongé » que l’au moins un élément de traverse 7 présente une première dimension, définie le long de la première direction 100, strictement supérieure à une deuxième dimension dudit élément, définie le long de la deuxième direction 200. Par exemple, la première dimension de l’au moins un élément de traverse est au moins le triple d’une valeur de la deuxième dimension dudit élément, voire supérieure ou égale à dix fois la valeur de la deuxième dimension, par exemple de l’ordre de vingt fois la valeur de la deuxième dimension. Par exemple, l’au moins un élément de traverse 7 est une pièce creuse et/ou une pièce en profilé. De manière préférentielle, le système formant une enceinte 4 comprend une pluralité d’éléments de traverse 7. Il est entendu que le nombre d’éléments de traverse 7 représentés n’est en rien limitatif. La description ci-après est faite en référence à un élément de traverse 7, il est entendu qu’elle s’étend à tout ou partie de la pluralité d’éléments de traverse 7.
L’au moins un élément de traverse 7 est disposé sur le plancher 6 afin de s’étendre le long de la première direction 100, ici la direction transversale Y. L’au moins un élément de traverse 7 s’étend au moins en partie dans l’espace délimité par l’encadrement de la structure de caisse 5, entre deux côtés opposés de l’encadrement. En l’espèce, l’au moins un élément de traverse 7 s’étend entre les organes latéraux 51. Il forme par exemple une entretoise entre lesdits côtés ou organes.
L’au moins un élément de traverse 7 permet la fixation d’éléments structurels du véhicule 1, notamment de l’habitacle. En particulier, il est apte à porter des sièges, par exemple par l’intermédiaire des rails, non représentés. L’au moins un élément de traverse 7 assure avantageusement le renforcement de l’ossature globale du véhicule 1, particulièrement afin de protéger le dispositif de batterie 3 électrique de traction en cas de choc latéral. En effet, en cas de collision latérale, l’au moins un élément de traverse 7 augmente la raideur de la structure de caisse 5 et protège le dispositif de batterie 3 électrique de traction sans pour autant affecter l’ergonomie de l’habitacle. Plus le nombre d’éléments de traverse 7 est important, plus la raideur est augmentée. Une pluralité d’éléments de traverse 7 peut ainsi être répartie, tel qu’illustré à la ou 3, le long d’une longueur de l’encadrement définie le long de la deuxième direction 200.
Les éléments de support 8 sont des pièces rapportées fixées au plancher 6, notamment sous le plancher 6, c’est-à-dire sur une surface du plancher 6 la plus proche du sol au sein du véhicule 1 dont les quatre roues reposent sur le sol. Notamment, les éléments de support 8 sont fixés à une deuxième surface 602 du plancher 6, opposée à la première surface 601, c’est-à-dire à une surface inférieure du plancher 6 lorsque celui-ci est disposé dans le véhicule 1. Autrement dit, le plancher 6 est interposé entre l’au moins un élément de traverse 7 et les éléments de support 8 le long d’une troisième direction 300, ici parallèle à la direction verticale Z, les éléments de support 8 présentant une position plus inférieure que celle de l’au moins un élément de traverse 7 le long de cette même direction au sein du système formant une enceinte 4 et au sein du véhicule 1.
Les éléments de support 8 sont disposés en saillie de la deuxième surface 602. Notamment, les éléments de support 8 présentent une forme allongée. On entend, par exemple, ici par « allongé » que les éléments de support 8 présentent une première dimension, définie le long de la deuxième direction 200 au sein du véhicule, strictement supérieure à une deuxième dimension dudit élément, définie le long de la première direction 100. Par exemple, la première dimension des éléments de support 8 est au moins le triple d’une valeur de la deuxième dimension dudit élément, voire supérieure ou égale à dix fois la valeur de la deuxième dimension, par exemple de l’ordre de trente fois la valeur de la deuxième dimension dudit élément de support 8. Les éléments de support 8 sont notamment creux et/ou comprennent un profilé ouvert ou évidé de sorte à former une cavité 81 relativement au plancher 6 apte à recevoir un moyen de fixation 42 du dispositif de batterie 3, tel que davantage exposé ci-après. Par exemple, les éléments de support 8 sont des longeronnets, c’est-à-dire de petits longerons. Les éléments de support 8 s’étendent le long de la deuxième direction 200, transversale à la première direction 100, voire orthogonale à celle-ci. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré, les différents éléments de support 8 s’étendent parallèlement, ou sensiblement parallèlement, les uns aux autres. Ils sont répartis sur une largeur, définie le long de la première direction 100, de l’encadrement de la structure de caisse 5.
Les éléments de support 8 sont configurés pour porter au moins un module 41 de batterie du dispositif de batterie 3. Ils s’étendent ainsi dans la zone de stockage du dispositif de batterie 3 sans affecter la zone de l’habitacle. Notamment, tel qu’exposé ci-après, au moins un module 41 de batterie est fixé au niveau de deux éléments de support 8 adjacents. La fixation du dispositif de batterie 3 aux éléments de support 8 selon l’invention permet avantageusement une fixation dépourvue de perçage au niveau de plancher 6 et limite ainsi les risques de transmissions de fumées dans l’habitacle en cas d’incident au niveau de la zone de stockage du dispositif de batterie 3.
Les éléments de support 8 sont disposés à intervalle régulier ou irrégulier en fonction du type de module 41 de batterie porté. Autrement dit, la position des éléments de support 8 dans le volume interne Vx et des espacements séparant des éléments de support 8 adjacents, mesurés le long de la première direction 100, sont adaptés en fonction des dimensions du module 41 de batterie considéré. Les éléments de support 8 peuvent également s’étendre sur tout ou partie de la longueur du volume interne Vx, définie le long de la deuxième direction 200.
De manière préférentielle, les éléments de support 8 sont fixés au plancher 6 par soudure. Par exemple, des points de soudure « trois épaisseurs » sont mis en œuvre au niveau de zones du plancher 6 sur lesquelles l’au moins un élément de traverse 7 et l’un des éléments de support 8 sont fixés au plancher 6. Autrement dit, la fixation d’un élément de support 8 considéré et de l’au moins un élément de traverse 7 est réalisée sur le plancher 6 au niveau d’au moins une zone traversée par un axe vertical commun. Un tel principe permet de former une structure renforcée assimilable à un treillis ou maillage entre l’au moins un élément de traverse 7 et les éléments de support 8, indirectement liés, qui s’étendent transversalement, voire ici orthogonalement, les uns aux autres.
Optionnellement, tout ou partie des éléments de support 8 peut participer à l’organisation de la zone de stockage du dispositif de batterie 3 électrique de traction, par exemple en permettant l’arrangement et/ou le passage de câbles.
De manière optionnelle mais préférentielle, tout ou partie de la pluralité d’éléments de support 8 est réalisée dans un matériau métallique, tel que de la tôle et/ou de l’acier.
Selon des exemples particuliers de réalisation, illustrés aux figures 5 à 8 chaque élément de support 8 comprend une portion de fixation 82 d’au moins une partie du dispositif de batterie 3, apte à coopérer avec au moins un module 41 de batterie dudit dispositif, et au moins une patte de fixation 83 de l’élément de support 8 sur le plancher 6. La présente description est faite en référence à un élément de support 8 considéré, il est néanmoins entendu qu’elle s’étend aux différents éléments de support 8. De manière préférentielle, la portion de fixation 82 comprend au moins une surface plane permettant d’optimiser la fixation du dispositif de batterie 3, notamment d’un module 41 de batterie, et le contact avec celui-ci. De même, de préférence, l’au moins une patte de fixation 83 comprend une surface plane permettant d’optimiser le contact avec la deuxième surface 602 du plancher 6.
Particulièrement selon l’invention, la patte de fixation 83 présente une position décalée relativement à la portion de fixation 82 le long de deux directions distinctes, notamment le long de la première direction 100 et le long de la troisième direction 300, c’est-à-dire ici le long des directions transversale Y et verticale Z respectivement. Autrement dit, l’élément de support 8 comprend une structure étagée décalée. Particulièrement, la portion de fixation 82 présente une position plus inférieure que la patte de fixation 83 le long de la direction verticale Z et la patte de fixation 83 est au moins en partie interposée entre la portion de fixation 82 et le plancher 6 le long de cette même direction. Un tel principe permet avantageusement de maintenir le dispositif de batterie 3, en particulier un module 41 de batterie considéré, à distance non nulle du plancher 6.
Dans les exemples de réalisation illustrés, le système formant une enceinte 4 comprend deux types d’éléments de support 8 distincts. Un premier type d’élément de support 8, visible à la ou 7, comprend une portion de fixation 82 et une patte de fixation 83 sur le plancher 6 telles qu’exposées plus haut. L’élément de support 8 comprend également une patte additionnelle de fixation 84 configurée pour être fixée à la structure de caisse 5, en l’espèce à l’un des organes latéraux 51 de la structure de caisse 5. La patte de fixation 83 et la patte additionnelle de fixation 84 comprennent notamment des surfaces planes, respectivement mises au contact du plancher 6 et de la structure de caisse 5, s’étendant transversalement, voire orthogonalement, l’une à l’autre. Un tel exemple d’élément de support 8 est notamment disposé aux extrémités transversales du volume interne Vx.
Un deuxième exemple d’élément de support 8, représenté à la ou 8, comprend une portion de fixation 82 et deux pattes de fixation 83 sur le plancher 6 telles qu’exposées plus haut, disposées de part et d’autre de la portion de fixation 82. L’élément de support 8 comprend alors un profil sensiblement en « U », la portion de fixation 82 du dispositif de batterie 3 formant une base du « U » tandis que les deux pattes de fixation 83 en forment les branches. Plus particulièrement, l’élément de support 8 comprend un profil en « oméga ». Les pattes de fixation 83 comprennent chacune une surface plane configurée pour être disposée en contact avec la deuxième surface 602 du plancher 6, par exemple, de sorte qu’elles s’inscrivent dans un même plan.
La plaque de fermeture 9 est configurée pour être fixée à la structure de caisse 5 et pour délimiter et fermer le volume interne Vx. Particulièrement, la plaque de fermeture 9 est configurée pour être fixée au niveau du dessous de la structure de caisse 5. Le volume interne Vx est ainsi délimité par la structure de caisse 5 formant un encadrement, le plancher 6, limitant une partie supérieure du volume interne Vx et la plaque de fermeture 9, limitant une partie inférieure.
La plaque de fermeture 9 est fixée de manière réversible à la structure de caisse 5 par l’intermédiaire d’au moins un organe de fixation 91. Notamment, la plaque de fermeture 9 est fixée sous la structure de caisse à un niveau plus bas, le long de la direction verticale Z, que le plancher 6. Notamment, la plaque de fermeture 9 est fixée au niveau du dessous de la structure de caisse 5. Une telle fixation permet un accès simplifié au dispositif de batterie 3 électrique de traction lorsque celui-ci est installé dans le système formant une enceinte 4, par exemple lors d’intervention d’entretien ou dans le cadre d’un remplacement de module 41 de batterie. Contrairement aux arts antérieurs connus, il n’est ainsi pas nécessaire de procéder au retrait d’un boîtier et du dispositif de batterie dans son ensemble. Selon un exemple de réalisation illustré à la ou 7, l’organe de fixation 91 comprend une vis, la plaque de fermeture 9 comprend alors au moins un orifice apte à recevoir ladite vis et il en va de même pour la structure de caisse 5.
En l’espèce, la plaque de fermeture 9 est fixée par l’intermédiaire d’une pluralité d’organes de fixation 91. De manière préférentielle, ceux-ci sont disposés au moins sur un contour de la plaque de fermeture 9 de sorte à permettre la fixation de celle-ci au niveau de l’encadrement formé par la structure de caisse 5, notamment sur la partie inférieure dudit encadrement. Optionnellement une partie des organes de fixation 91 est disposée dans une zone centrale de la plaque de fermeture 9, par exemple de sorte à permettre la fixation de celle-ci aux éléments de support 8 disposés dans le volume interne Vx.
La plaque de fermeture 9 permet ainsi de clore de manière étanche et réversible le volume interne Vx de la zone de stockage du dispositif de batterie 3. Elle permet également d’augmenter la raideur de la structure de caisse 5 et protège le dispositif de batterie 3 d’éventuelles projections, débris ou encore du mobilier urbain. Elle est au moins en partie plane ou sensiblement plane. Par exemple, la plaque de fermeture 9 comprend des bords plans configurés pour être disposés au contact de la structure de caisse 5 et fixés à celle-ci. De même, tel que visible à la ou 7, l’encadrement formé par la structure de caisse 5 comprend, au niveau d’une face inférieure, des surfaces au moins en partie planes adaptées pour la fixation de la plaque de fermeture 9.
Optionnellement, tout ou partie des organes latéraux 51 et/ou des organes extrêmaux 52 de la structure de caisse 5 comprend une bordure 53 s’étendant verticalement, ou sensiblement verticalement, délimitant l’emplacement de la plaque de fermeture 9. Une telle bordure 53 s’étend aux abords de l’interface de fixation entre la plaque de fermeture 9 et la structure de caisse 5 de sorte à protéger la plaque de fermeture 9 de chocs contre des obstacles, par exemple du mobilier urbain.
En outre, de manière optionnelle mais préférentielle, le système formant une enceinte 4 comprend au moins un moyen d’étanchéité 92, tel qu’un joint d’étanchéité, disposé sur tout ou partie de l’interface de contact entre la plaque de fermeture 9 et la structure de caisse 5. Par exemple, un tel moyen d’étanchéité 92 peut être agencé au moins au niveau des orifices compris dans la plaque de fermeture 9 et la structure de caisse 5. Un tel moyen d’étanchéité 92 participe à maintenir la zone de stockage du dispositif de batterie 3 étanche et ainsi à protéger le volume interne Vx et le dispositif de batterie 3 de l'environnement extérieur.
Tel qu’exposé plus haut, au sein de l’agencement 2, le dispositif de batterie 3 comprend au moins un module 41 de batterie monté sur une paire d’éléments de support 8. Notamment, le dispositif de batterie 3 comprend une pluralité de modules 41 de batterie. Tel qu’exposé précédemment, les figures illustrent un exemple de dispositif de batterie 3 comprenant un nombre de modules 41 de batterie non limitatif. Chaque paire d’éléments de support 8 définit un emplacement apte à recevoir au moins un module 41 de batterie. Par exemple, le module 41 de batterie considéré est disposé entre deux éléments de support 8 adjacents. Autrement dit, le module 41 de batterie est interposé entre deux éléments de support 8 adjacents le long de la première direction 100, ici la direction transversale Y, et les éléments de support 8 et de modules 41 de batterie sont agencés en alternance dans le volume interne Vx. Un tel principe permet avantageusement de limiter le nombre d’éléments de support 8 et d’optimiser le passage d’outillage entre les modules 41 de batterie lors d’interventions technique. Un même élément de support 8 peut ainsi porter un module 41 de batterie ou plusieurs modules 41 de batterie. Par exemple, tel qu’illustré à la , 7 ou 8, les éléments de support 8 présentant une position plus extrêmale le long de la première direction 100 portent un module 41 de batterie tandis que les éléments de support 8 présentant une position plus centrale portent chacun deux modules 41 de batterie.
Dans l’exemple illustré, le système formant une enceinte 4 et le dispositif de batterie 3 sont agencés afin d’optimiser la capacité énergétique dudit dispositif. Aussi, les modules 41 de batterie s’étendent le long de la deuxième direction 200, correspondant ici à la direction longitudinale X, et s’étendent parallèlement les uns aux autres. Chaque emplacement délimité entre des éléments de support 8 adjacent comprend ici un module 41 de batterie.
Selon une alternative non représentée, une pluralité de modules 41 de batterie peuvent être disposés les uns après les autres le long de la deuxième direction 200 de sorte qu’un même emplacement délimité par deux éléments de support 8 adjacents peut recevoir plusieurs modules 41 de batterie.
Afin de permettre la fixation d’un module 41 de batterie considéré sur les éléments de support 8, ledit module 41 comprend une pluralité de languettes 43 aptes à être fixées au niveau d’au moins l’un des éléments de support 8 par l’intermédiaire d’au moins un moyen de fixation 42. Les languettes 43 présentent une portion extrême plane ou sensiblement plane apte à être disposée au contact de la portion de fixation 82 d’au moins l’un des éléments de support 8. Au sein de l’agencement 2, elles présentent en particulier une position inférieure relativement à la portion de fixation 82 de l’un des éléments de support 8 considéré. Les languettes 43 sont issues d’au moins une paroi du module 41 de batterie considéré et s’étendent en saillie de celle-ci. En l’espèce, les languettes 43 sont issues de parois latérales et s’étendent le long de la première direction 100, c’est-à-dire transversalement, vers l’un des éléments de support 8 adjacent. Les languettes 43 sont ainsi dimensionnées et conformées afin de s’étendre en regard de l’élément de support 8 adjacent, en particulier de sa portion de fixation 82, lorsque le module 41 de batterie considéré est monté dans le système formant une enceinte 4.
Les languettes 43 comprennent également un trou apte à recevoir le moyen de fixation 42, par exemple une vis ou un clip. De même, la portion de fixation 82 de l’élément de support comprend au moins une ouverture apte à recevoir le moyen de fixation 42. La forme des éléments de support 8, creuse et/ou profilée tel que décrit plus haut, forme une cavité 81 relativement au plancher 6 apte à recevoir le moyen de fixation 42, notamment de sorte qu’il s’étende à distance non nulle du plancher 6.
Le système formant une enceinte 4 selon l’invention permet de maintenir l’au moins un module 41 de batterie du dispositif de batterie 3 électrique de traction suspendu dans le volume interne Vx. En effet, celui-ci est disposé à distance non nulle du plancher 6 et de la plaque de fermeture 9 lorsque celle-ci est montée sur la structure de caisse 5. Aussi, les modules 41 sont dimensionnés de sorte à présenter une hauteur, mesurée le long de la troisième direction 300, strictement inférieure à une hauteur du volume interne Vx mesurée le long de cette même direction entre la deuxième surface 602 du plancher 6 et une surface supérieure de la plaque de fermeture 9. Également, le positionnement et la forme des éléments de support 8 est telle que l’au moins un module 41 de batterie électrique de traction s’étend à distance non nulle de la structure de caisse 5. De la sorte, en cas de collision latérale, la structure de caisse 5, particulièrement les éléments latéraux sont d'abord déformés dans le volume interne Vx sans endommager le dispositif de batterie 3. Le positionnement de l’au moins un élément de traverse 7 au-dessus du dispositif de batterie 3, et non au même niveau vertical, participe en outre à optimiser la résistance du système formant une enceinte 4 face aux chocs et la protection dudit dispositif.
Optionnellement mais préférentiellement, l’agencement 2 peut en outre comprendre un ensemble d’électronique de puissance 10 et/ou un système de traitement thermique 11 disposé dans le volume interne Vx.
Tel qu’illustré à la , 9 ou 10, l’ensemble d’électronique de puissance 10 est disposé dans le volume interne Vx et fixé au niveau d’au moins une paire d’éléments de support 8 de la pluralité d’éléments de support 8. L’ensemble d’électronique de puissance 10 peut être disposé en amont ou en aval du dispositif de batterie 3, c’est-à-dire de l’au moins un module 41 de batterie, au sein du volume interne Vx et du véhicule 1. En particulier, de manière préférentielle, il est disposé de sorte à être interposé entre le dispositif de batterie 3 et le moteur électrique équipant le véhicule 1. En l’espèce, pour un moteur électrique agencé à l’avant du véhicule 1, l’ensemble d’électronique de puissance 10 est de préférence disposé en amont du dispositif de batterie 3 afin de réduire le nombre et la longueur des câbles d’alimentation reliant le dispositif de batterie 3 au moteur électrique. Par exemple, lorsque le dispositif de batterie 3 comprend une pluralité de modules 41 de batterie, ceux-ci sont connectés électriquement entre eux et reliés à l’ensemble électronique de puissance 10 puis au moteur électrique.
Selon un exemple de réalisation, illustré, les éléments de support 8 sont particulièrement agencés afin de définir un emplacement apte à recevoir l’ensemble d’électronique de puissance 10. Notamment, les éléments de support 8 peuvent s’étendre sur tout ou partie de la longueur du volume interne Vx. Aussi, dans l’exemple illustré, l’ensemble d’électronique de puissance 10 est fixé aux éléments de support 8 présentant les positions les plus extrêmales, opposées, le long de la première direction 100, tandis que les éléments de support 8 présentant une position plus centrale sont disposés et/ou dimensionnés afin de délimiter l’emplacement apte à recevoir l’ensemble d’électronique de puissance 10.
Similairement à ce qui a été exposé précédemment en référence aux modules 41 de batterie, l’ensemble d’électronique de puissance 10 comprend, optionnellement, une pluralité de languettes 43 configurées pour permettre la fixation dudit ensemble aux éléments de support 8 par l’intermédiaire d’un ou plusieurs moyen(s) de fixation 42. Aussi, la description précédente s’appliquemutatis mutandisà l’ensemble d’électronique de puissance 10. Par exemple l’ensemble d’électronique de puissance 10 comprend un étui équipé de la pluralité de languettes 43.
Le système de traitement thermique 11 du dispositif de batterie 3 électrique de traction est configuré pour mettre en œuvre un traitement thermique de tout ou partie du dispositif de batterie 3. Il est au moins en partie disposé dans le volume interne Vx et est compris dans un circuit de circulation d’un fluide, non représenté, tel que de l’eau glycolée. Le système de traitement thermique 11 peut être de tout type connu, par exemple il peut comprendre au moins une plaque de circulation du fluide intégrée au dispositif de batterie 3, particulièrement aux modules 41 de batterie, ou disposée au contact du dispositif de batterie 3. Selon un exemple de réalisation, le système de traitement thermique 11 peut être configuré pour mettre en œuvre une alimentation en parallèle d’une pluralité de plaques de traitement thermique chacune associé à l’un des modules 41 de batterie du dispositif de batterie 3. De plus, le système de traitement thermique 11 est optionnellement configuré pour transférer de l'énergie thermique à d'autres éléments du véhicule 1, tel qu’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation du véhicule 1, autrement appelée installation HVAC, pour l’acronyme anglais « Heating, Ventilating and Air-Conditioning ».
Optionnellement, la structure de caisse 5 et/ou le plancher 6 comprend au moins une ouverture 12 apte à permettre le passage d’au moins un câble d’alimentation électrique, par exemple reliant le dispositif de batterie 3 et/ou l’ensemble d’électronique de puissance 10 au moteur électrique. Également, une telle ouverture 12 peut, additionnellement ou alternativement, permettre le passage de conduites d’alimentation et/ou d’évacuation du fluide, aptes à mettre en œuvre une connexion fluidique au système de traitement thermique 11 et au circuit. Par exemple, tel qu’illustré à la ou 6, la structure de caisse 5 comprend un flanc 54 de séparation configuré pour délimiter au moins en partie un compartiment moteur du véhicule 1 et dans lequel est disposée l’ouverture 12. Egalement, l’ouverture 12 est optionnellement équipée d’un panneau d’étanchéité fermant l’ouverture 12 et maintenant l’au moins un câble et/ou l’au moins une conduite. Un principe similaire s’applique,mutatis mutandis, au plancher 6 afin de permettre le passage de l’au moins un câble d’alimentation électrique et/ou de conduites de circulation de fluide.
L’invention concerne encore un procédé de montage de l’agencement 2 selon l’invention. Il est entendu que la description précédente s’appliquemutatis mutandisau présent procédé. Le procédé de montage comprend dans un premier temps le positionnement et la fixation du plancher 6 à la structure de caisse 5. Tel qu’indiqué plus haut, une telle fixation peut être réalisée au niveau du dessus, c’est-à-dire de la partie supérieure, de la structure de caisse 5. Par exemple, une telle fixation est réalisée par soudure. Optionnellement, lorsque le système formant une enceinte 4 comprend l’au moins un élément de traverse 7, celui-ci est ensuite positionné et fixé au plancher 6, par exemple ici à la première surface 601. Par exemple, l’au moins un élément de traverse 7 est disposé le long de la première direction 100, notamment en appui de côtés opposés de la structure de caisse 5 afin de former une entretoise. Également, les éléments de support 8 sont positionnés et fixés au plancher 6, notamment au niveau de la deuxième surface 602 de celui-ci. Par exemple, les éléments de support 8 sont disposés le long de la deuxième direction 200. Notamment les éléments de support 8 et/ou les éléments de traverse 7 sont fixés par soudure.
Le dispositif de batterie 3 électrique de traction est ensuite positionné et fixé dans le volume interne Vx au niveau des éléments de support 8. Particulièrement un module 41 de batterie ou plusieurs modules 41 de batterie peu(ven) être monté(s) dans le volume interne Vx, notamment de sorte que chaque module 41 de batterie soit porté par une paire d’éléments de support 8. De manière préférentielle, chaque module 41 est monté de manière réversible sur les éléments de support 8 par l’intermédiaire d’au moins un moyen de fixation 42. Également, chaque module 41 de batterie est disposé suspendu dans le volume interne Vx de sorte qu’il s’étend à distance non nulle du plancher 6 et de la structure de caisse 5.
Enfin, la plaque de fermeture 9 est positionnée et fixée à la structure de caisse 5 de sorte à fermer le volume interne Vx. Notamment la plaque de fermeture 9 est fixée sous la structure de caisse 5 à un niveau plus bas que le plancher 6. Notamment, la structure de caisse 5 est fixé au niveau du dessous de la structure de caisse 5. Ainsi, le long de la direction verticale Z, la plaque de fermeture 9 est interposée entre le plancher 6 et les éléments de support 8 d’une part, et le sol sur lequel est disposé le véhicule 1 d’autre part, ladite plaque présentant la plus grande proximité avec le sol. Notamment, la plaque de fermeture 9 est fixée de manière réversible à la structure de caisse 5 par l’intermédiaire des organes de fixation 91. Préférentiellement, la plaque de fermeture 9 est fixée de manière étanche à la structure de caisse 5. Notamment, la plaque de fermeture 9 est disposée de sorte à s’étendre à distance non nulle du dispositif de batterie 3.
Il est entendu que, lorsque l’agencement 2 comprend un moyen d’étanchéité 92, un système de traitement thermique 11 et/ou un ensemble d’électronique de puissance 10, ceux-ci sont arrangés dans le volume interne Vx tel qu’exposé plus haut préalablement au positionnement de la plaque de fermeture 9.
La présente invention propose ainsi un système formant une enceinte pour un dispositif de batterie électrique de traction ainsi qu’un agencement comprenant un tel système proposant une alternative aux boîtiers de stockage du dispositif de batterie connus, fixés sous la caisse du véhicule. La présente invention permet avantageusement de réduire les coûts relatifs à l’intégration du dispositif de batterie dans le véhicule ainsi que l’encombrement généré et la masse embarquée dans le véhicule. Elle permet d’optimiser les dimensions de la zone de stockage du dispositif de batterie et, par voie de conséquence, la quantité maximale d’énergie susceptible d’être embarquée en retirant la nécessité d’un boîtier de stockage des différents modules de batterie. Par ailleurs, l’invention permet de favoriser la hauteur de l’habitacle en réduisant l’encombrement vertical par rapport aux boîtiers classiques. La structure de caisse est par ailleurs peu affectée par la présente invention et le système formant une enceinte permet une grande modularité dans l’agencement du dispositif de batterie.
La présente invention permet enfin un montage et démontage simplifié du dispositif de batterie dans le véhicule et un accès simplifié à celui-ci en cas d’intervention sur au moins l’un des modules de batterie sans qu’il soit nécessaire de recourir à l’extraction de l’ensemble du dispositif de batterie et d’un boîtier.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens dans la mesure où ils remplissentin fineles fonctionnalités décrites et illustrées dans le présent document.

Claims (11)

  1. Système formant une enceinte (4) pour un dispositif de batterie (3) électrique de traction d’un véhicule (1) automobile, le dispositif comportant une pluralité de modules (41) de batterie, le système comprenant :
    - une structure de caisse (5) définissant un encadrement ;
    - un plancher (6) fixé à la structure de caisse (5) ;
    - une pluralité d’éléments de support (8) allongés rapportés et fixés au plancher (6), notamment sous le plancher (6), et étant configurés pour porter au moins l’un des modules (41) de batterie du dispositif de batterie (3) ;
    - une plaque de fermeture (9) fixée à la structure de caisse (5), notamment sous la structure de caisse à un niveau plus bas que le plancher (6), et configurée pour délimiter, avec la structure de caisse (5) et le plancher (6), un volume interne (Vx) logeant la pluralité d’éléments de support (8) et apte à recevoir la pluralité de modules (41) de batterie.
  2. Système formant une enceinte (4) selon la revendication précédente, comprenant au moins un élément de traverse (7) rapporté et fixé sur une première surface (601), notamment supérieure, du plancher (6) et disposé le long d’une première direction (100), notamment transversale, la pluralité d’éléments de support (8) étant fixés sur une deuxième surface (602), notamment inférieure, du plancher (6) opposée à la première surface (601), lesdits éléments de support (8) s’étendant le long d’une deuxième direction (200), transversale à la première direction (100).
  3. Système formant une enceinte (4) selon la revendication précédente, dans lequel la structure de caisse (5) comprend :
    - une paire d’organes latéraux (51) allongés s’étendant le long de la deuxième direction (200) et délimitant l’encadrement le long de la première direction (100), tel que des longerons et/ou des bavolets ;
    - une paire d’organes extrêmaux (52) allongés reliant les organes latéraux (51) entre eux, s’étendant le long de la première direction (100) et délimitant l’encadrement le long de la deuxième direction (200), tel que des traverses ;
    - une ouverture (12) apte à permettre le passage d’au moins un câble d’alimentation électrique et/ou d’au moins un conduit d’alimentation en fluide.
  4. Système formant une enceinte (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel tout ou partie de la pluralité d’éléments de support (8) :
    - est réalisée dans un matériau métallique, tel que de l’acier ; et/ou
    - comprend une portion de fixation (82) d’au moins une partie du dispositif de batterie (3), apte à porter au moins un module (41) de batterie dudit dispositif, et au moins une patte de fixation (83) au plancher (6), l’au moins une patte de fixation (83) présentant une position décalée relativement à la portion de fixation (82) le long de deux directions distinctes, transversales et/ou orthogonales l’une à l’autre.
  5. Système formant une enceinte (4) selon l’une des revendications précédentes, comprenant, en outre, au moins un moyen d’étanchéité (92) disposé sur tout ou partie d’une interface de contact entre la plaque de fermeture (9) et la structure de caisse (5).
  6. Système formant une enceinte (4) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
    - la plaque de fermeture (9) est fixée de manière réversible et étanche à la structure de caisse (5) par l’intermédiaire d’au moins un organe de fixation (91) comprenant une vis ; et/ou
    - les éléments de support (8) sont fixés au plancher (6) par soudure.
  7. Agencement (2) comprenant un système formant une enceinte (4) selon l’une des revendications précédentes et un dispositif de batterie (3) électrique de traction comportant une pluralité de modules (41) de batterie disposés dans le volume interne (Vx) et portés par au moins une paire d’éléments de support (8) de la pluralité d’éléments de support (8).
  8. Agencement (2) selon la revendication précédente, dans lequel au moins l’un des modules (41) de batterie de la pluralité de modules (41) comprend une pluralité de languettes (43) aptes à être disposées et fixées au niveau d’au moins l’un des éléments de support (8), l’au moins un module (41) de batterie étant fixé à au moins une paire d’éléments de support (8) adjacents de la pluralité d’éléments de support (8) par l’intermédiaire d’au moins un moyen de fixation (42).
  9. Agencement (2) selon la revendication 7 ou 8, comprenant, en outre :
    - un ensemble d’électronique de puissance (10) disposé dans le volume interne (Vx) et fixé à au moins une paire d’éléments de support (8) de la pluralité d’éléments de support (8) ; et/ou
    - au moins un système de traitement thermique (11) du dispositif de batterie (3) apte à mettre en œuvre un traitement thermique de tout ou partie du dispositif de batterie (3), le système de traitement thermique (11) étant disposé dans le volume interne (Vx).
  10. Véhicule (1) automobile à motorisation électrique ou hybride comprenant un système formant une enceinte (4) d’un dispositif de batterie (3) électrique de traction selon l’une des revendications 1 à 6 et/ou un agencement (2) selon l’une des revendications 7 à 9.
  11. Procédé de montage d’un agencement (2) selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant :
    - le positionnement et la fixation du plancher (6) à la structure de caisse (5) ; puis
    - le positionnement des éléments de support (8) et leur fixation au plancher (6), notamment sous le plancher (6) ; puis
    - le positionnement et la fixation d’au moins un module (41) de batterie du dispositif de batterie (3) électrique de traction au niveau d’une paire d’éléments de support (8) de la pluralité d’éléments de support (8) ; puis
    - le positionnement et la fixation de la plaque de fermeture (9) à la structure de caisse (5), notamment sous la structure de caisse à un niveau plus bas que le plancher (6).

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