Brevet FR2946593A1 — publié le 20101217

i "Agencement sécurisé d'une batterie dans un véhicule automobile" L'invention concerne un agencement d'une batterie d'accumulateurs dans un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un agencement d'une batterie dans un véhicule automobile qui comporte : - un logement pour la batterie qui est agencé dans le véhicule ; - une batterie qui est destinée à être introduite io verticalement dans le logement selon une direction de montage jusqu'à une position montée. Les véhicules propulsés par un moteur électrique nécessitent une grande puissance électrique, par exemple entre 15 et 20 kWh pour rouler sur une distance de 100 à 150 km. 15 La source d'énergie électrique est généralement formée par au moins une batterie d'accumulateurs électriques. Par la suite, le terme "batterie" se comprendra comme une batterie d'accumulateurs électriques. Une source d'énergie électrique usuelle, telle qu'une prise 20 murale domestique, peut fournir 3 à 4 kW ce qui permet de recharger une telle batterie d'accumulateurs en environ 5 heures. Pendant cette durée de recharge, le véhicule est immobilisé. Pour résoudre ce problème, il est connu de substituer la batterie à recharger par une batterie de rechange chargée. La 25 batterie déchargée est ainsi démontée du véhicule et remplacée par la batterie de rechange. Le véhicule automobile peut ainsi être utilisé sans attendre que la batterie usagée soit rechargée. Ce service peut par exemple être fourni par une station analogue aux stations service existant pour les voitures à moteur 30 thermique. Cependant, une batterie de ce type est très lourde, par exemple entre 200 et 300 kg, et très encombrante, par exemple un pavé de 800 mm de hauteur et de largeur par 1000 mm de 2 longueur. Ces caractéristiques posent des problèmes pour concevoir un système de fixation simple et efficace de la batterie dans le véhicule. La complexité des dispositifs de fixation existants rend l'opération de changement de batterie longue et fastidieuse. En outre, lorsque le véhicule automobile est brutalement freiné, par exemple lors d'un choc frontal à grande vitesse, la batterie est susceptible de subir une accélération horizontale, généralement longitudinale, qui peut atteindre cinquante fois io l'accélération de la pesanteur. Dans une telle situation, la batterie risque de s'échapper de son logement et de se dissocier du véhicule. Dans les agencements existants, le mécanisme de verrouillage de la batterie prend en charge au moins une partie 15 des blocages horizontaux de la batterie. Un tel mécanisme de verrouillage est complexe et onéreux à fabriquer, notamment à cause des efforts horizontaux que la batterie est susceptible d'exercer sur le mécanisme de verrouillage en cas d'accident. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un 20 agencement de la batterie dans le véhicule tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que le logement comporte au moins une face de calage fixe par rapport au logement qui est en contact avec le pourtour de la batterie en position montée pour immobiliser la batterie horizontalement dans toutes les directions. 25 Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la face de calage est formée par une face intérieure annulaire formant une ceinture rigide qui entoure horizontalement la batterie et qui est en contact sur toute sa longueur avec la périphérie de la batterie en position montée afin de bloquer les 30 déplacements horizontaux de la batterie dans toutes les directions ; - au moins un tampon de matériau élastiquement déformable est interposé horizontalement avec précontrainte 3 entre la face intérieure annulaire et la batterie en position montée de manière à absorber les jeux de montage existant entre la batterie et la face intérieure annulaire afin d'assurer l'immobilisation de la batterie par rapport au châssis du véhicule horizontalement dans toutes les directions ; - chaque face de calage est formée par la face intérieure d'un cadre rigide qui est fixé au châssis du véhicule automobile ; - l'agencement comporte des moyens de butée verticale de la batterie dans sa position montée ; io - la face de calage annulaire présente une forme tronconique qui coopère avec une contrepartie qui entoure horizontalement la batterie afin de bloquer le déplacement vertical selon la direction de montage de la batterie lorsqu'elle est en position montée ; 15 - la contrepartie est réalisée venue de matière avec la batterie ; - la contrepartie est formée par la face extérieure tronconique d'un bourrelet qui s'étend en saillie horizontalement vers l'extérieur depuis les faces verticales de la batterie ; 20 - l'agencement comporte des moyens de verrouillage de la batterie en position montée qui bloquent le déplacement vertical de la batterie dans la direction opposée à la direction de montage ; - les moyens de verrouillage comportent au moins un 25 loquet en forme de crochet qui est monté pivotant entre une position de libération dans laquelle la batterie est libre de coulisser verticalement et une position de verrouillage dans laquelle la batterie est emprisonnée dans le logement en position montée ; 30 - dans sa position de verrouillage, le loquet en forme de crochet est destiné à être accroché sous un rebord libre du bourrelet ; 4 - dans sa position de verrouillage, le loquet en forme de crochet est destiné à accrocher un anneau porté par la batterie ; - l'axe de pivotement du loquet est agencé, selon la direction de la gravité, au droit du point de contact entre la batterie et le loquet en position de verrouillage. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui suit, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : io - la figure 1 est une vue de dessus qui représente un véhicule automobile comportant un logement de batterie réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté qui représente le véhicule de la figure 1 et une batterie qui est agencée au-dessous du 15 véhicule avant son montage ; - la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle de la figure 2 qui représente la batterie et son logement dans le véhicule ; - la figure 4 est une vue de détail similaire à celle de la 20 figure 3 qui représente la batterie montée dans son logement et fixé par un moyen de fixation réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue de détail similaire à celle de la figure 4 qui représente la batterie montée dans son logement et 25 fixé par un moyen de fixation réalisé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui représente la batterie avant son montage ; - la figure 7 est une vue de côté de la figure 6 ; 30 - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 6 qui représente la batterie en position montée ; - la figure 9 est une vue de côté de la figure 8. Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des orientations longitudinale, verticale et transversale indiquées par le trièdre "L,V,T" des figures. La direction verticale est ici dirigée inversement à la direction de la gravité. 5 Dans la suite de la description, des éléments présentant des fonctions analogues, identiques ou similaires seront désignés par des mêmes numéros de référence. On a représenté à la figure 1 un véhicule automobile 10 propulsé par un moteur électrique (non représenté) ou par un io dispositif de propulsion hybride fonctionnant en partie avec un moteur électrique. Le véhicule automobile 10 comporte un logement 12 qui est destiné à recevoir une batterie d'accumulateurs électriques 14. Le logement 12 est agencé sous le véhicule automobile 10, 15 sensiblement au droit du centre de gravité du véhicule 10, et il est ouvert vers le bas. La batterie 14 est ainsi destinée à être introduite verticalement vers le haut dans le logement 12 selon une direction de montage jusqu'à une position montée. La batterie d'accumulateurs 14 est formée par un boîtier 20 qui contient des éléments de stockage d'énergie électrique (non représentés, tels que des accumulateurs, des ultra capacités ou équivalents. A moins qu'il n'en soit précisé autrement, dans la suite de la description, la batterie 14 sera assimilée au boîtier de batterie. 25 La batterie 14 présente une forme parallélépipédique rectangle. Elle est délimitée verticalement par une face horizontale supérieure 16 et par une face horizontale inférieure 18, et elle est délimitée horizontalement par une paire de faces verticales transversales 20 et une paire de faces verticales 30 longitudinales 22. Selon les enseignements de l'invention, le logement 12 comporte au moins une face de calage 32 fixe par rapport au logement 12 qui est en contact avec le pourtour de la batterie 14 6 en position montée pour immobiliser la batterie 14 horizontalement dans toutes les directions. Le logement 12 comporte ici un cadre horizontal rigide 24 qui est fixé au châssis 26 du véhicule automobile 10. Le cadre 24 présente une forme rectangulaire sensiblement complémentaire du profil horizontal de la batterie 14. Le cadre 24 est par exemple réalisé par quatre poutrelles métalliques, deux longerons longitudinaux 28 et deux traverses transversales 30, qui sont aboutées et fixées les unes aux autres io à angle droit et dont chacune forme un côté du cadre 24. Comme représenté à la figure 3, le cadre 24 est ici fixé solidement par sa face supérieure au châssis 26 du véhicule 10. Le cadre 24 et le châssis 26 forment ainsi un ensemble solidaire qui est susceptible de résister à des chocs très violent, comme 15 c'est le cas lors d'une percussion frontale à grande vitesse du véhicule 10. La face de calage est ici formée par une face intérieure annulaire 32 du cadre 24 formant une ceinture rigide qui est destinée à entourer horizontalement la batterie 14 en position 20 montée. La face de calage 32 est plus particulièrement destinée à être en contact, directement ou indirectement, sur toute sa longueur avec les faces périphériques verticales 20, 22 de la batterie 14 en position montée afin de bloquer solidement les déplacements horizontaux de la batterie 14 dans toutes les 25 directions. Selon une variante non représentée de l'invention, le logement comporte quatre faces disjointes de calage qui sont destinées à être en contact avec chacune des quatre faces verticales de la batterie. 30 L'agencement comporte aussi des moyens de butée verticale pour bloquer le déplacement vertical vers le haut de la batterie 14 dans sa position montée. 7 Les moyens de butée verticale sont formés par une face fixe du logement 12. Avantageusement, la face de calage 32 annulaire du cadre 24 présente une forme tronconique, ici pyramidale, évasée vers le bas qui coopère avec une contrepartie 34 qui entoure horizontale-ment la batterie 14 afin de bloquer le déplacement vertical selon la direction de montage de la batterie 14 lorsqu'elle est en position montée tout en assurant la fonction de blocage horizontal. io La contrepartie est formée par la face extérieure 34 tronconique d'un bourrelet 36 qui entoure horizontalement la batterie 14. Le bourrelet 36 est ici agencé sensiblement à mi-hauteur de la batterie 14 et il s'étend en saillie horizontale-ment depuis les faces verticales 20, 22 de la batterie 14. 15 Le bourrelet 36 est ici réalisé venue de matière avec la batterie 14. Selon une variante non représentée de la batterie, le bourrelet est formé par un deuxième cadre qui est ajusté autour de la batterie et qui est ensuite fixé rigidement sur la batterie par 20 tout moyen de fixation adapté. Le bourrelet 36 présente une face extérieure 34 de forme tronconique complémentaire de la face de calage 32 du cadre 24 du logement 12. Au moins un tampon 38 de matériau élastiquement 25 déformable est interposé horizontalement avec précontrainte entre la face de calage annulaire 32 du cadre 24 et la batterie 14 en position montée de manière à absorber les jeux de montage existant entre la batterie 14 et la face de calage annulaire 32 afin d'assurer l'immobilisation de la batterie 14 par rapport au châssis 30 26 du véhicule 10 horizontalement dans toutes les directions. De plus, ce tampon 38 est susceptible d'amortir rapidement les éventuelles oscillation de la batterie 14 causées par exemple le roulement du véhicule 10 sur une route irrégulière. 8 L'agencement comporte par exemple quatre tampons 38 dont chacun est fixé sur toute la longueur d'un côté associé de la face extérieure 34 du bourrelet 36. Selon une variante de l'invention représentée aux figures 6 à 9, le ou les tampons 38 sont fixés sur la face de calage 32 du cadre 24. Pour améliorer la tenue du bourrelet 36 au poids de la batterie 14, et comme représenté à la figure 3, des nervures 40 verticales sont ici prévues pour relier la face inférieure d'un côté io associé du bourrelet 36 à la face verticale 20 associée de la batterie 14. Ainsi, les efforts orientés verticalement vers le haut ou horizontaux dans toutes les directions qui sont susceptibles d'être exercés par la batterie sont entièrement pris en charge par le 15 cadre 24. En outre, des moyens de connexion électrique (non représenté) avec des bornes (non représentées) de la batterie 14 sont prévus à l'intérieur du logement 12. Pour éviter que de l'eau n'entre en contact avec les 20 moyens de connexion électrique, un joint d'étanchéité 44 est interposé entre le bourrelet 36 et le cadre 24. A cet effet, le cadre 24 comporte une face horizontale inférieure 46 qui est agencée en vis-à-vis d'un rebord annulaire horizontal libre 48 qui entoure la face extérieure 34 du bourrelet 25 36. Le joint 44 est par exemple fixé sur la face supérieure du rebord horizontal 48. Ainsi, lorsque la batterie 14 est dans sa position montée, le joint d'étanchéité 44 est comprimé verticalement entre la face supérieure du rebord 48 de la batterie 14 et la face inférieure 46 du cadre 24. 30 Le rebord libre 48 du bourrelet 36 s'étend horizontalement vers l'extérieur depuis la base inférieure de la surface extérieure 34 du bourrelet 36 jusqu'à un bord annulaire libre. Par ailleurs, le cadre 24 rigide porte les moyens de connexion électrique à la batterie 14. Les moyens de connexion électrique sont par exemple formés par une potence qui comporte un montant s'étendant verticalement vers le haut depuis un des côtés 28, 30 du cadre 24, et qui comporte un bras qui porte des connecteurs électriques. Les moyens de connexion électrique sont fixes par rapport au cadre 24 de manière que la batterie 14 soit connectée électriquement lors de son insertion verticale dans le logement io 12. A cet effet, les connecteurs électriques sont agencés verticalement en vis-à-vis des bornes correspondantes de la batterie 14. En outre, comme représenté à la figure 4, l'agencement comporte des moyens de verrouillage de la batterie 14 en position 15 montée qui bloquent le déplacement vertical de la batterie 14 dans la direction opposée à la direction de montage, c'est-à-dire dans la direction opposée à celle de la gravité dans le mode de réalisation représenté aux figures. Les moyens de verrouillage bloquent uniquement les déplacements verticaux de la batterie 14 20 vers le bas. Les déplacements horizontaux de la batterie 14 sont en effet déjà bloqués par le cadre 24 fixe. Les moyens de verrouillage comportent au moins un loquet 50 en forme de crochet qui est monté pivotant autour d'un axe horizontal "A", ici longitudinal, entre une position angulaire de 25 libération dans laquelle le loquet 50 est écarté vers l'extérieur de manière que la batterie 14 soit libre de coulisser verticalement, et une position angulaire de verrouillage dans laquelle la batterie 14 est emprisonnée dans le logement 12 en position montée. Le loquet 50 est ici rappelé élastiquement vers sa position de 30 verrouillage par un moyen de rappel élastique 52, par exemple formé par un ressort. i0 L'extrémité inférieure libre du loquet 50 est recourbée en crochet vers l'intérieur du cadre 24 dans le plan de pivotement du loquet 50. L'axe de pivotement "A" est porté par une face verticale extérieure d'un longeron 28 du cadre 24. L'axe de pivotement "A" est agencé de manière à être verticalement au-dessus du rebord libre 48 en vis-à-vis de la batterie 14 en position montée. Le loquet 50 est destiné à être accroché sous le rebord libre 48 en vis-à-vis de la batterie 14 en position montée pour io retenir la batterie 14 à l'encontre de son poids. Le véhicule 10 comporte une pluralité de moyens de verrouillage, par exemple quatre, de manière que la batterie 14 repose de manière stable sur plusieurs loquets 50, et de manière à répartir le poids de la batterie 14 sur plusieurs loquets 50. 15 Avantageusement, l'extrémité recourbée du loquet 50 comporte une face inférieure 54 en forme de rampe de manière que, lors du montage de la batterie 14, le loquet 50 soit repoussé automatiquement vers sa position de libération par le contact avec le rebord 48 de la batterie 14 lors de son insertion pour 20 permettre l'accrochage. Dans ce premier mode de réalisation des moyens de verrouillage, l'axe de pivotement "A" du loquet 50 est décalé horizontalement, ici transversalement, vers l'extérieur par rapport au rebord 48 en vis-à-vis de la batterie 14. 25 Cet agencement de l'axe de pivotement "A" permet d'obtenir des moyens de verrouillage compacts dans un plan horizontal. Cependant, le poids de la batterie 14 est alors susceptible de créer dans le loquet 50 un couple à l'encontre de la force de 30 rappel élastique du ressort 52. Le ressort 52 doit donc être dimensionné en conséquence. Un deuxième mode de réalisation des moyens de verrouillage de la batterie 14 en position montée est représenté à Il la figure 5. Ce mode de réalisation est similaire au précédent. Seules les différences seront donc exposées par la suite. Dans ce deuxième mode de réalisation, l'axe de pivotement "A" du loquet 50 est agencé verticalement au-dessus et au droit du rebord 48 de la batterie 14 associé au loquet 50. Plus particulièrement, l'axe de pivotement "A" est agencé verticalement au droit du point d'appui de la batterie 14 sur le loquet 50. Ainsi, l'effort créé par le poids de la batterie 14 passe par l'axe de pivotement "A", évitant la création d'un couple dans le loquet io lorsque la batterie 14 est verrouillée en position montée. Selon un troisième mode de réalisation des moyens d'accrochage qui est représenté aux figures 6 à 9, le loquet 50 est destiné à venir accrocher un anneau 56 qui s'étend verticalement vers le haut depuis la face supérieure du rebord 48 de la batterie 15 14 en position montée. Ce troisième mode de réalisation permet au concepteur d'orienter le loquet 50 et son axe de pivotement "A" librement autour d'un axe vertical. Ainsi, l'axe de pivotement "A" du loquet 50 est ici orienté perpendiculairement au côté associé de la 20 batterie 14. Lors du montage, la batterie 14 est agencée au-dessous du logement 12. Puis, la batterie 14 est montée par translation verticale vers le haut selon la direction de montage de manière à être agencée dans le logement 12. 25 Les loquets 50 sont repoussés vers leur position de libération par contact avec le rebord 48 de la batterie 14. Puis en continuant le montage de la batterie 14 jusqu'à sa position montée, les loquets 50 sont rappelés élastiquement vers leur position de verrouillage en accrochant le rebord 48 de la batterie 30 14. Le tampon 38 et le joint d'étanchéité 44 sont alors comprimés entre la face extérieure 34 du bourrelet 36 de la batterie 14 et la face de calage 32 du cadre 24 du logement 12. 12 La batterie 14 est ainsi maintenue fermement et sans jeu par le cadre rigide 24 horizontalement dans toutes les directions. Le cadre 24 est réalisé en un matériau suffisamment résistant pour ne pas être déformé par l'inertie de la batterie 14 lors d'un choc brutal du véhicule 10. Le cadre 24 permet ainsi de maintenir la batterie 14 dans son logement 12, même dans les conditions les plus extrêmes et malgré le poids très important de la batterie. Le cadre 24 permet ainsi d'éviter que la batterie 14 ne soit éjectée horizontalement lors d'une situation d'arrêt d'urgence ou d'accident. En outre, les loquets 50 sont suffisamment résistants pour ne pas rompre lorsque le véhicule 10 roule sur une route accidentée. Grâce à l'agencement selon l'invention, les loquets 50 supportent uniquement des effort verticaux orientés vers le bas, c'est-à-dire le poids de la batterie, les autres efforts dirigés horizontalement ou verticalement vers le haut sont pris en charge par le cadre 24. Ainsi, les moyens de verrouillage 50 sont simples à concevoir. De plus les moyens de verrouillage ne sont susceptibles d'être exposés qu'à des efforts allant par exemple jusqu'à dix fois le poids de la batterie alors que le cadre est susceptible d'être exposé à des efforts allant jusqu'à cinquante fois le poids de la batterie. Ainsi, les moyens de verrouillage sont peu onéreux à fabriquer. REVENDICATIONS1. Agencement d'une batterie (14) dans un véhicule automobile (10) qui comporte : - un logement (12) pour la batterie (1) qui est agencé dans le véhicule (10) ; - une batterie (14) qui est destinée à être introduite verticalement dans le logement (12) selon une direction de montage jusqu'à une position montée ; caractérisé en ce que le logement (12) comporte au moins une face de calage (32) fixe par rapport au logement (12) qui est en contact avec le pourtour de la batterie (14) en position montée pour immobiliser la batterie (14) horizontalement dans toutes les directions. 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face de calage est formée par une face intérieure annulaire (32) formant une ceinture rigide qui entoure horizontalement la batterie (14) et qui est en contact sur toute sa longueur avec la périphérie de la batterie (14) en position montée afin de bloquer les déplacements horizontaux de la batterie (14) dans toutes les directions. 3. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins un tampon (38) de matériau élastiquement déformable est interposé horizontalement avec précontrainte entre la face intérieure annulaire (32) et la batterie (14) en position montée de manière à absorber les jeux de montage existant entre la batterie (14) et la face intérieure annulaire (32) afin d'assurer l'immobilisation de la batterie (14) par rapport au châssis (26) du véhicule (10) horizontalement dans toutes les directions. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face de calage (32) est formée par la face intérieure d'un cadre (24) rigide qui est fixé au châssis (26) du véhicule automobile (10). 14 5. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (32, 34) de butée verticale de la batterie (14) dans sa position montée. 6. Agencement selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la face de calage annulaire (32) présente une forme tronconique qui coopère avec une contrepartie (34) qui entoure horizontalement la batterie (14) afin de bloquer le déplacement vertical selon la direction de montage de la batterie (14) lorsqu'elle est en position montée. 7. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la contrepartie (34) est réalisée venue de matière avec la batterie (14). 8. Agencement selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la contrepartie (34) est formée par la face extérieure tronconique d'un bourrelet (36) qui s'étend en saillie horizontalement vers l'extérieur depuis les faces verticales (20, 22) de la batterie (14). 9. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de verrouillage (50) de la batterie (14) en position montée qui bloquent le déplacement vertical de la batterie (14) dans la direction opposée à la direction de montage. 10. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comportent au moins un loquet (50) en forme de crochet qui est monté pivotant entre une position de libération dans laquelle la batterie (14) est libre de coulisser verticalement et une position de verrouillage dans laquelle la batterie (14) est emprisonnée dans le logement (12) en position montée. 11. Agencement selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que, dans sa position de verrouillage, le loquet (50) en forme de crochet est 15 destiné à être accroché sous un rebord libre (48) du bourrelet (36). 12. Agencement selon la revendication 10, caractérisé en ce que, dans sa position de verrouillage, le loquet (50) en forme de crochet est destiné à accrocher un anneau (56) porté par la batterie (14). 13. Agencement selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (A) du loquet (50) est agencé, selon la direction de la gravité, au droit du point lo de contact entre la batterie (14) et le loquet (50) en position de verrouillage.