Brevet FR2687352A1 — publié le 19930820

"Voiture électrique à usage polyvalent" La présente invention concerne une voiture électrique à usage polyvalent, destinée à circuler tant en ville que sur autoroute. Actuellement les exemples de voitures électriques connues conviennent pour faire des parcours urbains à vitesse modérée et dans une zone peu accidentée mais, à cause de leur vitesse faible, ces véhicules électriques ne peuvent pas s'intégrer sans difficulté dans la circulation rapide de type autoroutier autour des villes ou vers ou à partir de villes d'autant plus que l'autonomie des voitures électriques actuelles est limitée. Or, la circulation urbaine déborde de plus en plus vers la banlieue proche ou lointaine car les centres d'activités initialement concentrés dans les villes sont souvent délocalisés vers la périphérie. Ainsi, l'absence d'autonomie et surtout de vitesse sérieuse des voitures électriques ont limité considérablement leur développement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une voiture électrique polyvalente, offrant une bonne autonomie, susceptible de circuler tant au centre des villes que sur autoroute tout en présentant d'excellentes condi tions de sécurité et sans créer de gêne pour les autres usagers des voies de circulation. A cet effet, l'invention concerne une voiture électrique caractérisée en ce qu'elle comporte - une poutre-caisson formant le châssis, cette poutre étant située en position centrale suivant l'axe lon gitudinal du véhicule, cette poutre étant réalisée en un matériau composite à fort module d'élasticité et grande résistance mécanique pour former le loge ment des batteries tout en portant les trains avant et arrière ainsi que le groupe d'entraînement, - les emplacements des utilisateurs (conducteur et passagers) étant situés de part et d'autre de la poutre-caisson. Cette voiture, dont le châssis est constitué par une poutre-caisson recevant les batteries d'alimentation du moteur, permet une répartition très avantageuse de l'encombrement et du poids des batteries qui doivent être d'autant plus importantes que l'autonomie et la vitesse recherchées pour le véhicule sont importantes. Or, alignée sur l'axe médian, cette poutrecaisson avec les batteries, constitue l'ossature du véhicule ; elle permet d'abaisser son centre de gravité puisque les utilisateurs du véhicule (conducteur, passagers) sont assis dans des emplacements situés de chaque côté de cette poutre-caisson et les batteries ne sont pas disposées dans le coffre, comme dans la plupart des cas actuels. De plus, les places des passagers peuvent être abaissées jusqu'au fond de la poutre-caisson correspondant au fond du véhicule. En outre, le centrage est excellent puisque les batteries qui représentent une charge particulière importante se trouvent dans l'axe du véhicule et près de son milieu. L'accès aux batteries pour les travaux d'entretien ou de remplacement est très simple, la poutre formant caisson étant munie de couvercle. En cas d'accident, la masse constituée par les batteries peut s'échapper dans la direction du caisson. D'ailleurs, pour stabiliser les batteries dans la poutre-caisson, cette dernière comporte des cloisons partielles qui retiennent les batteries mais permettent le passage des câbles de liaison électrique et de la conduite d'alimentation en eau de complément pour les batteries ainsi que la circulation d'air de ventilation des batteries De manière particulièrement avantageuse, l'avant et l'carrière de la poutre-caisson sont munis d'orifices d'ouverture réglables permettant de régler la ventilation du caisson des batteries. Pour résister aux efforts, la poutre-caisson est réalisée en un matériau composite à haut module d'élasticité et à forte résistance mécanique. Ce matériau peut être des fibres de carbone et de la résine époxy. Le couvercle de la poutre-caisson est amovible pour la mise en place et l'entretien des batteries. Cette poutre-caisson est portée par un train de roues arrière porteur et par un train de roues avant porteur et directeur suivant ce qui est connu dans la construction automobile. La carrosserie de la voiture est particulièrement légère et aérodynamique. Elle aussi est réalisée en un matériau composite mais de plus faible module d'élasticité. Ce matériau peut par exemple être un mélange de fibres de verre et de polyester. La carrosserie est fixée à la poutre-caisson par exemple par collage. De façon avantageuse, la carrosserie se compose d'une partie intermédiaire, à savoir un habitacle robuste et raide qui correspond à la partie s'étendant entre les pare-brise et la cloison arrière des fauteuils. Cette carrosserie est complétée à l'avant et à l'arrière par deux parties plus faibles pour absorber les chocs en cas de collision. A l'avant, la carrosserie comporte le compartiment moteur et à l'arrière il y a le passage de roues et le coffre profilé dont la longueur dépend du nombre de blocs d'accumulateur et de la vitesse recherchée. Selon l'invention, le groupe d'entraînement, est de préférence un groupe moto-réducteurdifférentiel, placé à l'intérieur du caisson. Le centre de gravité de l'ensemble est ainsi très bas ce qui stabilise le véhicule sur sa trajectoire. De plus, et comme déjà indiqué, la ventilation forcée qui parcourt la poutre-caisson sur toute sa longueur peut se régler en intensité. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - les figures lA, 1B, 1C, 1D montrent respectivement une vue de côté, une vue de dessus, une vue de face et une vue arrière de la voiture électrique selon l'invention. - les figures 2A, 2B, 2C sont des vues en coupe schématique selon des plans de coupe parallèles, décalés transversalement et de coordonnée Y00, Y425, Y600, suivant les conventions usuelles dans le domaine de la carrosserie automobile. Les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G, 3H, sont des vues en coupe transversale suivant différents plans de coupe repérés par leurs abcisses X3200, X2800, X2100, X1740, X1190, X1010, X800, X400, suivant les conventions usuelles dans le domaine des carrosseries automobiles. Les figures 4A, 4B, 4C, 4D, 4E sont diffé rentes vues en coupe par un plan horizontal d'un véhicule selon l'invention, ces plans étant repérés suivant les ordonnées Z1100, Z1000, Z750, Z400, Z200. I1 convient de remarquer que selon la pratique les différentes figures représentant des coupes repérées par des axes de coordonnées comportent une échelle. La présente invention concerne une voiture électrique d'usage polyvalent, dont un exemple de forme de carrosserie est représenté aux figures lA-lD. Cette carrosserie de forme aérodynamique est composée de trois parties de rigidité et de résistance différentes. Ces trois parties sont collées entre elles. I1 s'agit de la partie 1 correspondant à l'habitacle, et qui est robuste, de la partie 2 en avant de l'habitacle qui assure l'amortissement des chocs frontaux et de la partie arrière 3 profilée dont la longueur dépend des performances recherchées. Dans le cas d'un véhicule polyvalent, c'est-à-dire destiné à circuler à la fois en ville, à une vitesse relativement faible et sur les voies d'accès dans un environnement urbain ou proche, le choix de la longueur de 1 ' arrière 3 est un compromis. La carrosserie comporte à cet effet un arrière 4 tronqué pour que sa longueur ne soit pas trop importante tout en donnant à la carrosserie de bonnes caractéristiques aérodynamiques. De manière plus particulière, les figures 2A-2C, 3B-3G et 4D, 4E montrent la structure de la voiture électrique comprenant une poutre-caisson 5 formant le châssis. Cette poutre-caisson est située en position centrale, suivant l'axe longitudinal du véhicule. Elle est réalisée en un matériau composite à fort module d'élasticité et grande résistance mécanique pour constituer le logement des batteries 6. Ce logement est subdivisé par des cloisons 7 maintenant en place les batteries 6 ou groupes de batteries tout en permettant le passage des câbles électriques non représentés en détail dont un tronçon 8 est relié au moteur électrique 9 assurant l'entraînement du véhicule. Ces cloisons 7 permettent également le passage de la conduite d'alimentation en eau qui complète le niveau d'eau des batteries. Enfin, la poutre-caisson forme un conduit de ventilation pour les batteries. Ce conduit présente une ouverture 10 à l'avant et une ouverture 11 à l'arrière. Ces ouvertures 10, 11 peuvent être plus ou moins obturées par un tiroir ou volet de réglage non représenté, pour régler le débit d'air circulant dans le caisson 5. Comme le montrent tout particulièrement les figures 3C, 3D et 4D, de part et d'autre de la poutrecaisson 5, il y a des emplacements 11, 12 pour le conducteur et le passager. Ces emplacements sont au nombre de deux dans l'exemple représenté bien que l'on puisse avoir quatre emplacements, par exemple deux emplacements à l'arrière 13, 14 qui ne sont pas équipés de siège dans l'exemple représenté, les sièges 15, 16 étant seulement représentés pour les emplacements 11, 12. Le moteur électrique 9, avec son réducteur et son différentiel, entraîne les roues par exemple les roues avant 17, 18, par les arbres 19, 20. Les composants les plus lourds de la chaîne de traction tels que la batterie d'accumulateur, le groupe motoréducteur différentiel, sont placés à l'intérieur de la poutre-caisson 5. Leur centre de gravité est très bas et leur ventilation est bonne par la différence de pression d'air entre l'avant et l'arrière de la voiture 10, 11. Il est en outre possible d'installer une ventilation forcée non représentée pour le caisson. Les figures 3B-3G montrent la position particulièrement basse de la poutre-caisson 5 et de la place du conducteur et du passager. Les figures 4D, 4E montrent les emplacements des roues avant 17, 18 et arrière 19, 20, le carénage partiel 21, 22 des roues avant et celui 23, 24 des roues arrière. Il convient de remarquer que le passage des roues avant est coupé net à l'amont avec un léger débord de la paroi 25, 26 tandis qu'il est raccordé progressivement selon les parties de carrosserie 27, 28 aux lignes de la carrosserie à l'aval. Ainsi, quand les roues avant sont en position de route rectiligne, la carrosserie guide les filets d'air le long des pneus. Le passage des roues arrière 19, 20 est presque entièrement fermé par la carrosserie enveloppante et par la carène oscillante 23, 24 (figure 3G). Aux figures 2A, B, C, le dessous 30 du châssis se relève progressivement vers l'arrière autant que le permet la longueur de la poutre-caisson 5 nécessitée par la batterie pour faciliter la transformation de la vitesse des filets d'air en pression statique. Selon un exemple de réalisation, le véhicule peut être équipé de seize batteries de traction au nickel-cadmium donnant 96 volts et capables de délivrer normalement un courant de 190A pendant une heure. Le véhicule ainsi équipé offre une autonomie de 140 km à vitesse réduite en ville ou d'une heure sur autoroute à 120 km/h. De manière générale et comme cela apparat aux dessins, la carrosserie est arrondie et plongeante vers l'avant et les lignes deviennent de plus en plus fuyantes vers l'arrière pour obtenir une bonne aérodynamique de forme. REVENDICATIONS 1") Voiture électrique destinée à circuler aisément, aussi bien en ville ou en montagne que sur autoroute, caractérisée en ce qu'elle comporte - une poutre-caisson (5) formant le châssis, cette poutre étant située en position centrale suivant l'axe longitudinal du véhicule, cette poutre étant réalisée en un matériau composite à fort module d'é lasticité et grande résistance mécanique pour former le logement de la batterie d'accumulateurs (6) tout en portant les trains avant et arrière (17, 18, 19, 20) ainsi que le groupe d'entraînement (9), - les emplacements des conducteur (11) et passager (12) étant situés de part et d'autre de la poutre caisson (5). 2") Voiture électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poutre-caisson (5) est rigidifiée par des cloisons (7) permettant le passage de l'air d'aération, des câbles et de la distribution automatique de l'eau pour les batteries. 3 ) Voiture électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'avant et l'arrière du caisson comportent respectivement une entrée (10) et une sortie (11) d'air de section réglable pour assurer la ventilation du caisson. 4") Voiture électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une carrosserie fixée par collage à la poutre-caisson (5) formant le châssis. 5 ) Voiture électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la carrosserie de forme aérodynamique est composée de trois parties (1, 2, 3) de résistance et de rigidité différentes, ces trois parties collées entre elles comprenant la partie (1) correspondant à l'habitacle, robuste, une partie (2) à l'avant de l'habitacle assurant l'amortissement des chocs frontaux et une partie arrière (3) profilée dont la longueur dépend des performances recherchées. 6 ) Voiture électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dessous (30) du véhicule est parfaitement lisse et les passages de roues ont à l'avant des bords nets (25, 26) et à l'arrière des bords arrondis (27, 28) et forment une carène devant et derrière les pneumatiques en position de route. 7 ) Voiture électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de suspension et des bras de traction portent des carènes (21, 22, 23, 24) partielles qui isolent les passages de roues du courant d'air général sous la voiture, ces carènes étant raccordées à la ligne générale du dessous (30) de la voiture en position de circulation.