Brevet FR2977837A1 — publié le 20130118

Berceau pour véhicule automobile électrique ou hybride 5 Domaine technique de l'invention L'invention a pour objet une partie de châssis d'un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un groupe de propulsion électrique, notamment un berceau d'un véhicule automobile électrique ou hybride 10 agencé pour supporter le groupe de propulsion électrique. Elle a également pour objet un agencement de véhicule automobile électrique ou hybride équipé d'un tel berceau, ainsi qu'un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un tel agencement. État de la technique Dans la conception d'un véhicule automobile de type électrique ou hybride, il est connu d'utiliser un groupe de propulsion électrique qui met 20 en oeuvre principalement un moteur électrique accouplé à un réducteur, le moteur étant alimenté en énergie par des conteneurs d'énergie de type batteries embarqués à bord du véhicule. Le groupe comporte également deux essieux appartenant à la transmission entre le moteur et les roues motrices, par exemple arrière. 25 La chaîne de traction électrique comprend en outre des organes électriques et électroniques tels qu'un chargeur des batteries, un onduleur pour transformer le courant continu délivré par la batterie en un courant alternatif alimentant le moteur, un redresseur, un dispositif de 30 commande du moteur, un dispositif électronique d'excitation pour le fonctionnement du moteur en générateur. 15 La figure 1 illustre une solution connue d'aménagement d'un groupe de propulsion électrique arrière d'un véhicule automobile électrique ou hybride. Le moteur électrique 10 du groupe, accouplé à un réducteur 11, et les batteries (non représentées), sont associés à un ensemble d'organes électriques et électroniques logés dans un caisson étanche 12 disposé directement au-dessus du groupe de propulsion, cet encombrement amenant à surélever le plancher arrière du véhicule et impliquant un volume de coffre réduit. D'autre part, la solution représentée sur la figure 1 représente un poids embarqué élevé, ce qui est un paramètre important dans le cas d'une motorisation électrique ou hybride. Par ailleurs, l'utilisation d'un caisson déporté du berceau rend la connectique électrique complexe, et renforce encore la problématique du poids. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution d'implantation des organes électriques et électroniques de la chaîne de traction qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. Un premier aspect de l'invention concerne une partie de châssis d'un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un groupe de propulsion électrique, notamment concerne un berceau d'un véhicule automobile électrique ou hybride agencé pour supporter le groupe de propulsion électrique. Un élément de structure de la partie de châssis forme au moins une partie d'un caisson configuré pour loger au moins un organe électrique ou électronique associé au groupe de propulsion électrique. Le caisson peut être disposé en avant, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, d'éléments destinés à supporter le groupe de propulsion électrique. L'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson peut comprendre au moins une paroi transversale principale s'étendant perpendiculairement par rapport au sens normal de déplacement du véhicule et sur laquelle sont assemblés des éléments destinés à supporter le groupe de propulsion électrique. L'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson peut comprendre une paroi transversale inférieure et une paroi transversale supérieure raccordées par la paroi transversale principale et s'étendant perpendiculairement par rapport au sens normal de déplacement du véhicule. Les parois transversales principale, supérieure et inférieure peuvent être reliées entre elles par au moins deux parois latérales. Les parois peuvent présenter une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, notamment entre 2 et 4 mm, notamment de l'ordre de 3 mm. Les parois peuvent être formées dans un matériau assurant un blocage des ondes électromagnétiques générées par les organes électroniques, notamment dans un matériau métallique, comme en acier, en aluminium, ou un alliage à base d'aluminium ou d'acier. La partie de châssis peut comprendre un élément amovible pour donner accès au volume intérieur du caisson.30 L'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson peut assurer la transmission des efforts mécaniques entre des éléments destinés à supporter le groupe de propulsion électrique et des éléments de fixation et de filtration de la partie de châssis destinés à la fixation et à la filtration de la partie de châssis par rapport au reste du châssis du véhicule. Un élément de fixation et de filtration peut être raccordé à chacune des parois latérales. Un deuxième aspect de l'invention concerne un agencement de véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un groupe de propulsion électrique du véhicule et une partie de châssis telle que mentionnée ci-dessus, supportant le groupe de propulsion électrique du véhicule. Au moins un organe électrique ou électronique associé au groupe de propulsion électrique peut être logé dans le caisson. L'organe électrique ou électronique peut être choisi parmi la liste 20 suivante : un onduleur, un chargeur, un redresseur, un transformateur, des fusibles électriques, un dispositif de commande, un dispositif électronique d'excitation, associés à un moteur électrique du groupe de propulsion électrique et/ou à des conteneurs d'énergie électrique embarqués à bord du véhicule. 25 L'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson peut assurer la transmission des efforts mécaniques entre le groupe de propulsion électrique et le reste du châssis du véhicule sur lequel la partie de châssis est fixée. 15 30 Un troisième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un agencement arrière tel que mentionné ci-dessus. 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 sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un véhicule de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de véhicule selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de berceau selon l'invention, - les figures 4 à 6 sont des vues en perspective d'un exemple d'agencement selon l'invention en représentation éclatée. Description de modes préférentiels de l'invention L'invention qui va être décrite en référence aux figures 2 à 6 repose sur le principe qu'une partie de châssis d'un véhicule automobile 13 de type électrique ou hybride comprenant à cet effet un groupe de propulsion électrique est telle que l'un des éléments de structure qui la constituent forme au moins une partie 14 d'un caisson configuré pour loger au moins un organe électrique ou électronique associé au groupe de propulsion électrique. La partie 14 de caisson participe à la structure de la partie de châssis concernée. Cette partie de châssis est avantageusement, mais non exclusivement, constituée par un berceau 15 du véhicule automobile 13 agencé pour supporter le groupe de propulsion électrique. Il peut notamment s'agir d'un berceau 15 arrière du véhicule, destiné à être fixé en partie arrière du reste d'un châssis du véhicule, de sorte à supporter un groupe de propulsion arrière apte à transmettre une puissance motrice aux roues arrière 16 du véhicule 13. Toutefois, il pourrait s'agir d'un berceau avant dans le cas d'un groupe de propulsion agencé en partie avant du véhicule. D'autre part, la partie de châssis configurée pour délimiter la partie 14 de caisson peut être constituée par une autre partie de châssis que le berceau de support du groupe de propulsion. Ainsi, l'invention sera décrite dans l'application particulière dans laquelle la partie de châssis dont l'un des éléments constitutifs est configuré pour former la partie 14 de caisson est constituée par le berceau 15 arrière du véhicule 13, lequel est par ailleurs destiné à supporter le groupe de propulsion électrique. Pour une bonne compréhension de la suite, un référentiel est associé au berceau 15 qui est illustré en figure 3, avec notamment une direction longitudinale X destinée à être orientée dans la direction normale de déplacement du véhicule, une direction transversale Y destinée à être orientée selon la largeur du véhicule, i.e. perpendiculairement à la direction normale de déplacement du véhicule, et enfin une direction verticale Z correspondant à la hauteur du berceau 15, perpendiculaire conjointement aux directions longitudinale et transversale Y et Y. Comme l'illustre la figure 2, l'élément structurel du berceau 15 qui forme la partie 14 du caisson est disposé en avant, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, des éléments du berceau destinés à supporter le groupe de propulsion électrique, notamment le moteur électrique 10 et le réducteur 11. Le groupe de propulsion électrique du véhicule est situé à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire derrière l'habitacle sensiblement au droit des roues arrière 16. Le groupe de propulsion est supporté par le berceau 15 arrière visible sur la figure 3, lié au reste du châssis porteur du véhicule. Ainsi, la partie 14 du caisson est agencée en partie avant du berceau 15 selon la direction longitudinale X, en particulier par rapport à des longerons 17 participant à la structure du berceau 15 en complément de la partie 14 de caisson qui sera décrite plus loin. En outre, un cadre arrière 18 s'étendant globalement dans un plan (Y, Z) relie dans la direction transversale Y les extrémités arrière des longerons 17, ce cadre 18 étant donc agencé en partie arrière du berceau selon la direction longitudinale X. La partie 14 de caisson relie dans la direction transversale Y les extrémités avant des longerons 17, lesquels sont destinés à supporter sur leur longueur au moins le moteur 10 et le réducteur 11, entre la partie 14 de caisson et le cadre 18. La liaison mécanique entre la partie 14 de caisson et le cadre arrière 18 peut être complétée par des éléments de liaison 19, 20, 21, 22 appairés pour former deux croisillons s'étendant chacun au-dessus d'un longeron 17, dans un plan (X, Z). Les extrémités longitudinales avant des éléments de liaison 19 à 22 sont assemblées avec l'élément de berceau qui délimite la partie 14. Les figures 4 à 6 illustrent un exemple d'agencement comprenant un berceau 15 arrière supportant le groupe propulseur, notamment le moteur électrique 10 et le réducteur 11, et éventuellement un échangeur thermique 23 destiné à refroidir un liquide caloporteur dans le cas où le berceau 15 intègre au moins partiellement un circuit de refroidissement de composants électriques de la chaîne de traction électrique, laquelle outre les organes électriques et électroniques associés au groupe de propulsion électrique, peut incorporer des conteneurs d'énergie 27 par exemple disposés en avant du berceau 15, sous l'habitacle. L'échangeur thermique 23 peut comprendre au moins un radiateur traversé par le liquide caloporteur et au moins un ventilateur 24 balayant le radiateur par de l'air extérieur au véhicule. L'agencement peut également comprendre un système de refroidissement par air du moteur électrique, ainsi que deux essieux 25 par exemple de type Pseudo Mc Pherson appartenant à la transmission entre le moteur 10 et les roues arrière 16. Par ailleurs, le berceau 15 peut être équipé d'une pluralité d'éléments de fixation et de filtration 26 permettant sa fixation et sa filtration mécanique sur le reste du châssis du véhicule 13. Deux de ces éléments 26 sont par exemple fixés de part et d'autre transversalement du cadre arrière 18. Deux de ces éléments 26 peuvent par exemple, en outre, être fixés de part et d'autre de la partie 14 de caisson. Toutefois, ces éléments 26 de la partie avant du berceau 15 peuvent être fixés directement sur les longerons 17. L'élément de structure du berceau 15 qui forme la partie 14 de caisson comprend au moins une paroi transversale principale 28 par exemple arrière sur laquelle sont assemblés les éléments du berceau destinés à supporter le groupe de propulsion électrique, c'est-à-dire les longerons 17 et les éléments de liaison 19 à 22, par leurs extrémités avant. Il comprend également une paroi transversale inférieure 29 et une paroi transversale supérieure 30, reliées entre elles par la paroi principale 28 dans la direction Z. Les trois parois transversales 28 à 30 s'étendent perpendiculairement par rapport au sens normal de déplacement du véhicule. La paroi transversale principale 28 s'étend par exemple dans un plan (Y, Z), tandis que les parois transversales inférieure et supérieure 29, 30 sont par exemple parallèles entre elles en s'étendant par exemple chacune dans un plan (X, Y). En complément pour assurer une fermeture transversale du caisson, les parois transversales principale 28, supérieure 30 et inférieure 29, sont reliées entre elles par au moins deux parois latérales 31, 32 décalées l'une par rapport à l'autre dans la direction transversale Y. Notamment, les parois latérales 31, 32 peuvent être agencées aux extrémités transversales des parois transversales 28 à 30. Les parois 28 à 32 sont assemblées entre elles et au reste du berceau par mécano-soudure ou proviennent de moulage par fonderie en même temps que les autres éléments constitutifs du berceau 15. Elles présentent une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, notamment entre 2 et 4 mm, notamment de l'ordre de 3 mm, et sont formées dans un matériau assurant un blocage des ondes électromagnétiques générées par les organes électroniques que le caisson est destiné à renfermer, notamment dans un matériau métallique, comme en acier, en aluminium, ou un alliage à base d'aluminium ou d'acier. Pour assurer la fermeture du caisson en complément de la partie 14, le berceau 15 comprend un élément amovible 33 adoptant par exemple la forme d'une paroi, pour donner accès au volume intérieur du caisson. L'élément 33 peut être prévu pour être rapporté en partie avant de la partie 14 comme illustré. L'assemblage des parois 28 à 32 entre elles et les moyens de fixation de l'élément 33 sur la partie 14 du berceau 15 peuvent être configurés de sorte que le caisson ainsi constitué soit étanche au moins à l'eau. D'autre part, le caisson, au niveau de la partie 14 et/ou de l'élément 33, peut inclure un échangeur thermique pour évacuer vers l'extérieur du caisson les calories provenant des organes électriques et/ou électroniques qu'il est destiné à loger. La paroi principale 28 peut toutefois être prévue à l'avant de la partie 14 selon la direction X, et l'élément amovible 33 peut être prévu pour être rapporté à l'arrière de la partie 14 par exemple. Plus généralement, l'élément amovible 33 peut être aménagé à n'importe quel emplacement du caisson. Dans la structure mécanique du berceau qui vient d'être décrite, les parois 28 à 32, les longerons 17, les éléments de liaison 19 à 22, le cadre arrière 18, et les éléments de fixation et de filtration 26, forment un ensemble homogène, d'un seul tenant, constitutif d'un berceau 15 configuré et dimensionné pour encaisser les efforts mécaniques provenant du fonctionnement et du poids du groupe de propulsion. Notamment, la partie 14 du berceau assure la fermeture du cadre par ailleurs constitué par les longerons 17 et le cadre arrière 18. Dans le cas particulier illustré, un élément de fixation et de filtration 26 est raccordé à chacune des parois latérales 31, 32. L'élément de structure du berceau 15 qui forme la partie 14 du caisson assure alors la transmission des efforts mécaniques entre les éléments du berceau destinés à supporter le groupe de propulsion électrique (i.e. au moins les longerons 17) et les deux éléments avant de fixation et de filtration 26 du berceau 15 destinés à la fixation et à la filtration du berceau 15 par rapport au reste du châssis du véhicule 13. Il en résulte que l'élément de structure du berceau qui forme la partie 14 du caisson assure la transmission des efforts mécaniques entre le groupe de propulsion électrique et le reste du châssis du véhicule sur lequel le berceau 15 est fixé. Comme indiqué précédemment, au moins un organe électrique ou électronique associé au groupe de propulsion électrique est logé dans le caisson formé par la combinaison de la partie 14 et de l'élément amovible 33. L'organe électrique ou électronique est choisi parmi la liste suivante : un onduleur 34, un chargeur, un redresseur 35 (inclus dans le chargeur), un transformateur 36, des fusibles électriques 37, un dispositif de commande, un dispositif électronique d'excitation 38 (pour le fonctionnement du moteur 10 en mode générateur), associés à un moteur électrique 10 du groupe de propulsion électrique et/ou à aux conteneurs d'énergie électrique 27 embarqués à bord du véhicule 13.30 De ce qui précède, il est compris que le caisson formé par la combinaison entre la partie 14 et l'élément amovible 33 fait partie intégrante de la structure du berceau 15 et participe à sa tenue structurelle. Les épaisseurs et les formes des éléments qui constituent la partie 14 du caisson sont déterminés en fonction des efforts que le caisson est destiné à encaisser au sein de la structure du berceau, notamment en fonction de la géométrie du train arrière du véhicule, de la position des points d'accrochage au reste du châssis du véhicule par les éléments 26, de la puissance du moteur 10, de la masse du véhicule, etc... La solution décrite précédemment présente les avantages suivants : - en raison de l'implantation des organes électriques et électroniques associés au groupe de propulsion électrique au niveau d'une partie de châssis, notamment au niveau du berceau assurant le support du groupe, la solution ainsi décrite présente une bonne compacité et un encombrement réduit, - la masse de l'élément du berceau formant une partie du caisson est structurelle, renforce la rigidité du berceau en contribuant à celle-ci, - le caisson ainsi intégré au berceau supprime son caractère indépendant vis-à-vis du berceau, permettant de limiter les besoins de raccordement, de connexions, de câblage, et de support de boitiers, et d'abaisser le poids de la solution. Par « élément de structure », on entend notamment un élément permettant de transmettre un effort mécanique : d'un premier point de fixation de la partie de châssis à un autre organe tel le reste du châssis ou le groupe de propulsion, à un deuxième point de fixation de la partie de châssis à un autre organe tel le reste du châssis ou le groupe de propulsion. REVENDICATIONS1. Partie de châssis d'un véhicule automobile (13) électrique ou hybride comprenant un groupe de propulsion électrique, notamment berceau (15) d'un véhicule automobile électrique ou hybride agencé pour supporter le groupe de propulsion électrique, caractérisée en ce qu'un élément de structure de la partie de châssis forme au moins une partie (14) d'un caisson configuré pour loger au moins un organe électrique ou électronique (34 à 38) associé au groupe de propulsion électrique. 2. Partie de châssis selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson est disposé en avant, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, d'éléments (17) destinés à supporter le groupe de propulsion électrique. 3. Partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson comprend au moins une paroi transversale principale (28) s'étendant perpendiculairement par rapport au sens normal de déplacement du véhicule et sur laquelle sont assemblés des éléments destinés à supporter le groupe de propulsion électrique. 4. Partie de châssis selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson comprend une paroi transversale inférieure (29) et une paroi transversale supérieure (30) raccordées par la paroi transversale principale et s'étendant perpendiculairement par rapport au sens normal de déplacement du véhicule. 5. Partie de châssis selon la revendication 4, caractérisée en ce que les parois transversales principale, supérieure et inférieure sont reliées entre elles par au moins deux parois latérales (31, 32). 6. Partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les parois présentent une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, notamment entre 2 et 4 mm, notamment de l'ordre de 3 mm. 7. Partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les parois sont formées dans un matériau assurant un blocage des ondes électromagnétiques générées par les organes électroniques, notamment dans un matériau métallique, comme en acier, en aluminium, ou un alliage à base d'aluminium ou d'acier. 8. Partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément amovible (33) pour donner accès au volume intérieur du caisson. 9. Partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson assure la transmission des efforts mécaniques entre des éléments (17) destinés à supporter le groupe de propulsion électrique et des éléments de fixation et de filtration (26) de la partie de châssis destinés à la fixation et à la filtration de la partie de châssis par rapport au reste du châssis du véhicule. 10. Partie de châssis selon les revendications 5 et 9, caractérisée en ce qu'un élément de fixation et de filtration est raccordé à chacune des parois latérales. 11. Agencement de véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un groupe de propulsion électrique du véhicule et une partie de châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, supportant le groupe de propulsion électrique du véhicule. 12. Agencement selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un organe électrique ou électronique associé au groupe de propulsion électrique est logé dans le caisson. 13. Agencement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe électrique ou électronique est choisi parmi la liste suivante : un onduleur, un chargeur, un redresseur, un transformateur, des fusibles électriques, un dispositif de commande, un dispositif électronique d'excitation, associés à un moteur électrique du groupe de propulsion électrique et/ou à des conteneurs d'énergie électrique (27) embarqués à bord du véhicule. 14. Agencement selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'élément de structure qui forme au moins une partie du caisson assure la transmission des efforts mécaniques entre le groupe de propulsion électrique et le reste du châssis du véhicule sur lequel la partie de châssis est fixée. 15. Véhicule automobile électrique ou hybride comportant un agencement arrière selon l'une des revendications 11 à 14.