Brevet FR2925447A3 — publié le 20090626

FR 2925447 A3 20090626 FR 0760205 A 20071221 Dispositif de positionnement d'un bac à batteries dans un véhicule et véhicule comportant un tel dispositif Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif de positionnement d'un bac à batteries dans un véhicule, notamment un véhicule automobile, comportant au moins un soubassement. L'invention concerne, plus particulièrement, un véhicule, notamment un 15 véhicule automobile, comprenant un soubassement et au moins un bac à batteries. Etat de la technique 20 Dans un véhicule automobile électrique ou hybride, le volume du bac à batteries est très intrusif dans l'architecture du véhicule. De plus, pour augmenter l'autonomie en mode électrique, dans le cas d'un véhicule électrique, et diminuer les émissions de 002, le volume du bac à batteries peut 25 même être augmenté. Il en résulte alors une perte du volume utile du véhicule, en même temps qu'une masse inerte très importante du véhicule. Par ailleurs, notamment pour des raisons de sécurité, de tels bacs à batteries sont généralement placés dans le soubassement du véhicule, afin 30 d'éviter les zones de déformation en choc, et provoquent donc un fort déséquilibre de la répartition de la masse de l'ensemble composé du véhicule et du bac à batteries. Il en résulte ainsi des inconvénients sur le comportement 10 dynamique du véhicule, surtout si l'intégration du bac à batteries n'a pas été prévue dès le départ de la conception du véhicule. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients précités et a pour objet la réalisation d'un dispositif de positionnement d'un bac à batteries dans un véhicule, plus particulièrement un véhicule automobile, qui permette de façon simple de piloter la répartition de la masse du véhicule, en fonction de sa dynamique et de sa position, par rapport aux conditions environnantes, tout en étant facile à actionner et à intégrer dans une nouvelle architecture de véhicule conçue à cet effet. Selon l'invention, ce but est atteint par les revendications annexées et, plus particulièrement, par le fait que le dispositif comporte un système de pilotage de la répartition de la masse du véhicule, comportant des moyens de déplacement du bac à batteries, destinés à faire varier le centre de gravité du véhicule en fonction de la position et de la dynamique du véhicule. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention peuvent être considérées isolément ou en combinaison : - Lesdits moyens de déplacement comportent un premier système de guidage en translation longitudinale du bac à batteries. - Lesdits moyens de déplacement comportent un second système de guidage en translation transversale du bac à batteries. - Chaque système de guidage est intégré au soubassement du véhicule. -Chaque système de guidage est composé de profilés d'acier, faisant office de rails de guidage, sur lesquels sont montés à coulissement des organes de glissement solidaires du bac à batteries. - Chaque système de guidage est composé de tubes creux, faisant office de rails de guidage, sur lesquels sont montés à coulissement des organes de glissement solidaires du bac à batteries. - Ledit système de pilotage comporte des moyens d'actionnement automatique desdits moyens de déplacement du bac à batteries. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue de dessus très schématique d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de positionnement d'un bac à batteries selon l'invention. La figure 2 est une vue de côté du véhicule selon la figure 1, illustrant le pilotage dans une direction longitudinale du dispositif de positionnement selon l'invention. La figure 3 est une vue de face du véhicule selon les figures 1 et 2, illustrant le pilotage dans une direction transversale du dispositif de positionnement selon l'invention. La figure 4 est une vue de dessus très schématique d'un véhicule automobile comprenant une variante de réalisation d'un dispositif de positionnement d'un bac à batteries selon l'invention.30 Description de modes particuliers de réalisation En référence aux figures 1 à 4, l'invention s'applique plus particulièrement à un dispositif de positionnement 10 d'un bac à batteries 11 dans un véhicule 12 associé, plus particulièrement un véhicule automobile classique, hybride ou électrique, qui nécessite un bac à batterie 11 spécifique, par exemple un véhicule du type monospace ou à quatre roues motrices, souvent choisi comme base pour réaliser des véhicules hybrides ou électriques. Le principe du dispositif de positionnement 10 selon l'invention consiste à piloter de manière adaptative les déplacements du bac à batteries 11 dans l'architecture globale du véhicule 12. Le dispositif de positionnement 10 comporte ainsi un système de pilotage destiné à permettre la répartition de la masse du véhicule 12 en faisant varier la position du centre de gravité G du véhicule 12 (figure 1), en fonction notamment de la dynamique du véhicule 12 et de la position du véhicule 12 par rapport aux conditions environnantes, à savoir sur une route en pente, en devers, enneigée, glissante, etc. Dans la description qui va suivre, par bac à batteries 11, il faut comprendre une structure de support et d'étanchéité d'un ou de plusieurs modules électriques constituant la batterie, nécessaire à l'alimentation du véhicule 12. Par ailleurs, nous prendrons à titre non limitatif une orientation longitudinale, verticale et transversale indiquée par le trièdre L, V, T, comme représenté sur la figure 1. Les termes avant et arrière du véhicule 12 sont donc définis par rapport à la direction longitudinale L du trièdre, illustrant le sens de roulage, et les termes gauche et droite sont définis par rapport à la direction transversale T du trièdre. Dans le premier mode particulier de réalisation représenté sur la figure 1, le véhicule 12 comporte un soubassement 13 sur lequel est monté le bac à batteries 11. Le système de pilotage (non représenté sur la figure 1 pour des raisons de clarté) du dispositif de positionnement 10 comporte un premier système de guidage 14, sur lequel est monté à coulissement le bac à batteries 11. Le premier système de guidage 14 permet une translation longitudinale du bac à batteries 11, selon les flèches F1 (figure 1), afin de faire varier la position du centre de gravité G (représenté par un gros point noir sur la figure 1) du véhicule 12 le long de l'axe longitudinal A du véhicule 12. A titre d'exemple, le premier système de guidage 14 comporte deux profilés d'acier 15, parallèles fixés, de préférence, entre deux traverses formant une partie du soubassement 13 du véhicule 12. Les profilés d'acier 15 jouent ainsi le rôle de rails de guidage pour le bac à batteries 11. Avantageusement, le bac à batterie 11 comporte deux organes de glissement 16, associés chacun à un rail de guidage, de forme complémentaire, permettant le coulissement du bac à batteries 11 selon l'axe longitudinal A. D'une façon générale, les profilés d'acier 15 forment des moyens de déplacement pour le coulissement longitudinal du bac à batteries 11 et participent à la rigidité du soubassement 13 du véhicule 12. Ils permettent notamment l'allègement des corps creux de bavolets de la caisse du véhicule 12 (non représentés sur les figures pour des raisons de clarté), afin d'optimiser la masse du véhicule 12. Les profilés d'acier 15 doivent donc être placés en fonction du parcours des voies d'effort face aux longerons en chocs avant et arrière. En effet, en cas de chocs avant/arrière, les efforts passent des longerons avants/arrières aux structures de bavolets elles-mêmes couplées aux profilés 15 via les traverses du soubassement 13. Dans une variante de réalisation du dispositif de positionnement 10 selon l'invention, les profilés d'acier 15 peuvent être remplacés par des tubes creux. Dans ce cas, il est possible de faire passer des fonctions telles que des câblages, un circuit de refroidissement ou un circuit de carburant à l'intérieur des tubes creux, leurs assurant ainsi une très bonne protection. Comme représenté plus en détails sur la figure 2, illustrant le véhicule 12 en montée par rapport à une pente 17, selon le sens de roulage du véhicule 12 (flèche F1), le système de pilotage du dispositif de positionnement 10 actionne le bac à batteries 11 pour le placer vers l'avant du véhicule 12, notamment pendant sa phase d'accélération, afin d'optimiser la traction et d'augmenter l'adhérence du véhicule 12 sur la pente 17. Le centre de gravité G du véhicule 12 est alors déplacé vers l'avant du véhicule. Il en résulte alors un comportement dynamique optimal du véhicule 12 en montée, notamment pour un véhicule à traction avec l'essieu avant moteur. Dans le mode particulier de réalisation représenté sur la figure 3, le système de pilotage du dispositif de positionnement 10 comporte un second système de guidage 18 du bac à batteries 11, sur lequel est monté à coulissement le bac à batteries 11. Le second système de guidage 18 permet une translation transversale, selon la flèche F2 (figure 3), du bac à batteries 11, afin de faire varier la position du centre de gravité G du véhicule 12 vers la gauche ou vers la droite du véhicule 12, en référence à l'axe T de la figure 1, selon l'orientation du devers de la pente 17 sur laquelle roule le véhicule 12. A titre d'exemple, le second système de guidage 18 comporte des rails de coulissement transversaux 19 parallèles, par exemple des profilés d'acier ou des tubes creux, reliés, de préférence, au premier système de guidage 14 par l'intermédiaire des organes de glissement 16. Avantageusement, les rails de guidage 19 transversaux sont reliés perpendiculairement aux rails de guidage 15 du premier système de guidage 14, de manière à former un dispositif de positionnement du type table croisée de machine-outil. Un tel second système de guidage 18, avec des profilés 19 formant des moyens de déplacement pour le bac à batteries 11, est plus particulièrement utile pour le cas d'un véhicule 12 à quatre roues motrices (4x4), qui nécessite une position du bac à batteries 11 favorisant le franchissement d'obstacles, etc. D'une façon générale, le dispositif de positionnement 10 selon l'invention pilote le positionnement du bac à batteries 11, afin d'optimiser la répartition de la masse du véhicule 12 et d'optimiser le comportement dynamique du véhicule 12, à savoir en plaçant avantageusement le bac à batteries 11 vers l'avant du véhicule 12 en montée (figure 2), vers l'arrière du véhicule 12 en descente, vers la droite du véhicule 12 lors d'un devers transversal vers la gauche et inversement (figure 3). Par ailleurs, dans le cas d'une configuration de roulage sur faible adhérence, par exemple avec de la neige, le système de pilotage du dispositif de positionnement 10 déplace le bac à batteries 11 du côté de l'essieu moteur (non représenté sur les figures pour des raisons de clarté), c'est-à-dire soit vers l'avant du véhicule 12 en traction soit vers l'arrière du véhicule 12 en propulsion. De plus, le bac a batteries 11 doit être, dans tous les cas, placé vers l'essieu arrière lors du freinage du véhicule 12 et dans une position permettant d'équilibrer la répartition des masses du véhicule 12 en roulage stabilisé, avec une priorité donnée au freinage d'urgence pour la sécurité, en décalant le bac à batteries 11 un peu vers l'arrière du véhicule 12. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, le dispositif de positionnement 10 est destiné à piloter deux supports distincts 20 du bac à batteries 11, recevant chacun, par exemple, une batterie 21 et disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal A du véhiculel2, de préférence sur le soubassement 13 du véhicule 12. Les deux supports 20 sont destinés à coulisser sur deux systèmes de guidage 14 en translation longitudinale, comme décrits en référence à la figure 1, associés au dispositif de positionnement 10 selon l'invention. Un tel dispositif de positionnement 10 peut alors gérer indépendamment chaque support 20 du bac à batteries 11, afin de modifier la position du centre de gravité G de chaque batterie 21 et d'optimiser ainsi le comportement dynamique du véhicule 12. L'axe longitudinal A du véhicule 11 est alors dégagé, notamment pour l'intégration des organes de transmission ou de la ligne d'échappement du véhicule 12. Dans une autre variante de réalisation non représentée, le dispositif de positionnement 10, comme représenté sur la figure 4, peut comporter un second système de guidage 18 en coulissement transversal pour chaque support 20 du bac à batteries 11, comme décrit en référence à la figure 3. Le pilotage de la répartition de la masse du véhicule 12 est ainsi optimisé au maximum. A titre d'exemple, quel que soit le mode de réalisation du dispositif de positionnement 10 comme décrit ci-dessus, et compte tenu d'une architecture de soubassement 13 classique, il est possible de prévoir une course du bac à batteries 11 d'environ 400mm longitudinalement et d'environ 300mm transversalement, pour une masse du bac à batteries 11 de l'ordre de 100kg à 200kg, qui dépend notamment de l'énergie embarquée avec un volume de bac à batteries 11 correspondant. Sur les figures 1 à 4, quel que soit le mode de réalisation du dispositif de positionnement 10 selon l'invention, le système de pilotage (non représenté) du dispositif de positionnement 10 comporte avantageusement des moyens de mesure des conditions environnantes, du comportement et de la dynamique du véhicule 12. Il comporte également des moyens de calcul et d'exploitation des mesures, du type unité centrale et calculateur, prenant en compte notamment les informations de vitesse de rotation des roues 22, données par exemple par le système ESP (en anglais Electronic Stability Program TM ), ainsi que par des accéléromètres, et fournissant des informations à des moyens d'actionnement associés aux moyens de déplacement du bac à batteries 11, comme décrits ci-dessus, à savoir notamment les systèmes de guidage 14, 18. A titre d'exemple, les moyens d'actionnement pilotés par un tel système de pilotage comportent des actuateurs, par exemple des vérins électriques ou des vérins pneumatiques, par exemple fixés aux traverses du soubassement 13 et reliés au bac à batteries 11. Ainsi, quel que soit le mode de réalisation du dispositif de positionnement 10 selon l'invention, celui-ci permet grâce aux différents positionnements possibles du bac à batteries 11 d'optimiser la répartition de la masse du véhicule 12, permettant ainsi d'optimiser sa dynamique de mouvement. Par ailleurs, la masse des systèmes de guidage 14, 18 permet de conserver un centre de gravité G bas dans le véhicule 12, car ils sont placés avantageusement dans le soubassement 13. L'invention n'est pas limitée aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus. La forme, les dimensions et les matières des systèmes de guidage 14, 18 sont non limitatives et dépendant notamment de la taille du véhicule 12, du poids du bac à batteries 11 et de la gestion souhaitée par l'utilisateur pour la répartition de la masse du véhicule 12 (selon un cahier des charges éventuellement). Par ailleurs, les profilés ou les tubes 15 et les rails 19 des systèmes de guidage 14, 18 peuvent être remplacés par tout type de moyen de déplacement, permettant le coulissement du bac à batteries 11, dans la direction longitudinale et dans la direction transversale. De plus, la masse imposée par les systèmes de guidage 14, 18 peut être compensée par un bac d'étanchéité, lui-même allégé, voire même réalisé en matériaux composites. Il est également envisagé de faciliter les interventions de maintenance sur le bac à batteries 11, avec une position du bac à batteries 11 privilégiée pour l'accessibilité. Par ailleurs, les systèmes de guidage peuvent être adaptés pour assurer une fonction d'échange rapide des bacs à batteries 11, en les sortant dans le prolongement des rails de guidage 15, selon l'axe longitudinal L du trièdre de la figure 1, et des rails de guidage 19, selon l'axe transversal T du trièdre de la figure 1. Le degré de liberté, c'est-à-dire la translation selon l'axe transversal T du trièdre de la figure 1, peut également être exploité pour faire échapper le bac à batteries 11 de la zone de déformation, lors d'un choc contre un poteau latéral, en intégrant un système fusible dans les actuateurs. Dans d'autres variantes de réalisation non représentées, il est également possible de prévoir un autre système de guidage associé à ceux représentés sur les figures 1 à 4, permettant notamment une translation verticale vers le haut ou surtout vers le bas du véhicule 12, selon l'axe V du trièdre de la figure 1. Un tel système permet d'optimiser encore plus la position du centre de gravité G du véhicule 12, par exemple lors de fortes accélérations transversales en virage, afin de limiter la prise en roulis. L'invention peut s'appliquer à tout type de véhicule, nécessitant plus particulièrement une répartition efficace de leur poids, par exemple, engins de chantiers, poids lourds, camions poubelles, etc. 1. 5 10 2. 15 3. 4. 5. 30 6. Revendications 1. Dispositif de positionnement (10) d'un bac à batteries (11) dans un véhicule (12), notamment un véhicule automobile, comportant au moins un soubassement (13), dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un système de pilotage de la répartition de la masse du véhicule (12), comportant des moyens de déplacement du bac à batteries (11), destinés à faire varier le centre de gravité (G) du véhicule (12) en fonction de la position et de la dynamique du véhicule (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comportent un premier système de guidage (14) en translation longitudinale du bac à batteries (11). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comportent un second système de guidage (18) en translation transversale du bac à batteries (11). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque système de guidage (14, 18) est intégré au soubassement (13) du véhicule (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque système de guidage (14, 18) est composé de profilés d'acier (15), faisant office de rails de guidage, sur lesquels sont montés à coulissement des organes de glissement (16) solidaires du bac à batteries (11). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque système de guidage (14, 18) est composé de tubes creux (15), faisant office de rails de guidage, sur lesquels sont montés à 117. 8. 9. 10. 25coulissement des organes de glissement (16) solidaires du bac à batteries (11). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit système de pilotage comporte des moyens d'actionnement automatique desdits moyens de déplacement du bac à batteries (11). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent des vérins, reliés aux moyens de déplacement du bac à batteries (11). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, ledit bac à batteries (11) comportant deux supports (20) distincts, recevant chacun une batterie (21), disposés symétriquement par rapport à un axe longitudinal (A) du véhicule (12), ledit dispositif de pilotage comporte des moyens de déplacement (14, 18) indépendants pour chaque support (20) du bac à batteries (11). 10. Véhicule (12), notamment véhicule automobile, comprenant un soubassement (13) et au moins un bac à batteries (11), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de positionnement (10) du bac à batteries (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.