Brevet FR2961442A1 — publié le 20111223

BLOC BATTERIES COMPRESSIBLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un bloc de batteries comprenant plusieurs modules indépendants assemblés. Ce type de bloc de batteries est utilisé dans les véhicules hydrides ou électriques comme source d'énergie. Un module de batterie se présente, selon un mode de réalisation courant, sous la forme d'un élément parallélépipédique occupant un volume de l'ordre de 15 dm3. Pour obtenir puissance et autonomie dans des véhicules hybrides ou électriques, de tels modules sont assemblés et connectés électriquement entre eux. Ils constituent alors un bloc de batteries dont le volume représente quelques centaines de dm3 à 1 m3. Un élément d'un tel volume peut être facilement logé dans le compartiment sous capot à l'avant d'un véhicule. Cependant, ce bloc de batteries est rigide et quasiment indéformable, de sorte que dans une telle configuration, en cas de choc frontal, celui-ci est susceptible de pénétrer dans l'habitacle du véhicule. Ainsi, de tels blocs de batteries sont préférentiellement installés en zone centrale du véhicule au détriment du volume de l'habitacle passager. L'invention vise à remédier aux inconvénients des blocs de batteries existants, notamment à ceux exposés ci-avant, en proposant un bloc de batteries qui puisse être installé dans des compartiments du véhicule susceptibles d'être directement soumis à des chocs sans risque d'intrusion dudit bloc dans l'habitacle passager. A cet effet, il est avantageusement proposé selon la présente invention, un bloc de batteries qui présente la capacité de se déformer lors de tels chocs. A cette fin l'invention propose un bloc de batteries comprenant : - une paire de modules de batterie présentant chacun un corps 25 principal juxtaposés selon une direction de juxtaposition ; - le premier des deux modules de ladite paire comprenant sur une des faces du corps principal en vis-à-vis du second module un élément en forme de coin s'étendant en direction du second module et de hauteur dégressive dans cette direction de sorte à faire passer, par glissement sur ledit élément, le second module en position de superposition selon une direction dite direction de superposition, perpendiculaire à la direction de juxtaposition, lorsqu'un déplacement selon une direction ayant une composante parallèle à la direction de juxtaposition initiale et tendant à rapprocher lesdits modules est imposé à au moins l'un d'entre eux. Les modules ainsi assemblés sont placés dans un compartiment du véhicule de sorte que la direction de juxtaposition soit parallèle à la direction principale des chocs susceptibles d'être subis par ce compartiment. Ainsi, en cas de choc, les modules juxtaposés selon cet axe passent en position de superposition réduisant l'encombrement du bloc de batteries selon cette même direction. Ce dispositif d'assemblage de modules de batteries afin de constituer un bloc peut être mis en oeuvre selon plusieurs modes de réalisation avantageux exposé ci-après, lesquels peuvent être combinés. Avantageusement, le bloc de batteries comprend une pluralité de paires de modules empilées les unes sur les autres selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de juxtaposition. Selon un premier mode de réalisation, l'élément en forme de coin comporte une surface, dite surface supérieure sur laquelle le second module vient glisser, ladite surface étant plane et inclinée selon un angle y, dit angle de coin, par rapport à la direction de juxtaposition. Avantageusement, y est compris entre 30° et 60°, ces valeurs permettent de un bon glissement des modules les uns sur les autres sans risque d'arc-boutement. La valeur de l'angle de coin est déterminée en fonction de deux facteurs essentiels : l'encombrement et le frottement à l'interface entre les éléments en forme de coin de deux modules juxtaposés. Un angle de coin faible, proche de 30°, limite les risques d'arc-boutement mais augmente l'encombrement alors qu'un angle de coin élevé, supérieur à 45°, réduit l'encombrement mais accroit les risques d'arc-boutement. Par conséquent en cas de recherche d'un encombrement réduit, les éléments en forme de coin recevront avantageusement un traitement de surface de sorte à réduire le frottement et limiter les risques d'arc-boutement. Selon un deuxième mode de réalisation, l'élément en forme de coin comporte une surface supérieure sur laquelle le second module vient glisser, l'évolution de la hauteur de ladite surface suivant une courbe quelconque dans la direction de juxtaposition. Avantageusement, chaque module juxtaposé d'une même paire comporte sur la face de son corps principal en vis-à-vis de juxtaposition avec l'autre module, un l'élément en forme de coin comprenant une surface inférieure dont la hauteur est évolutive selon la direction de juxtaposition, les évolutions de hauteur de la surface supérieure et de la surface inférieure étant en symétrie miroir par rapport à un axe parallèle à la direction de juxtaposition et à mi-hauteur de la face du corps principal comprenant l'élément en forme de coin. Afin de rendre le bloc batteries plus compact, des éléments en forme de coin creux sont préférentiellement utilisés. Ils peuvent alors être utilisés pour la circulation d'un fluide par exemple pour le refroidissement des modules, ou pour y passer des cheminements de câbles électriques. Assemblé selon ces différents modes de réalisation un bloc de batteries peut être installé en compartiment sous capot ou sous coffre à l'avant ou à l'arrière d'un véhicule automobile sans risque d'intrusion dudit bloc dans l'habitacle en cas de choc. L'invention concerne également un véhicule comprenant un bloc de batteries selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, ledit bloc étant installé dans un compartiment du véhicule de sorte que la direction de juxtaposition des modules du bloc soit sensiblement parallèle à la direction d'avancement du véhicule. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et des figures 1 à 5, dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement et en vue de profil un exemple de juxtaposition de deux modules de batterie en position nominale d'utilisation d'un véhicule (figure 1A) et en position de superposition après un choc (figure 1 B) ; - La figure 2 est une vue de détail représentant de profil un exemple de réalisation de l'élément en forme de coin sur une face d'un module de batterie selon deux variantes de réalisation, l'une symétrique (figure 2B) et l'autre dissymétrique (figure 2A) ; - La figure 3 montre de profil un autre exemple de réalisation l'élément en forme de coin selon deux variantes de réalisation, l'une symétrique (figure 3B) et l'autre dissymétrique (figure 3A) ; - La figure 4 présente schématiquement en vue de profil un exemple d'assemblage de modules de batteries selon le mode de réalisation précédent (figure 3), juxtaposés en quinconce de sorte à former un bloc de batteries - La figure 5 illustre schématiquement et de profil un exemple de réalisation d'un bloc de batteries comprenant des modules juxtaposés en quinconce en position nominale d'utilisation du véhicule (figure 5A) et superposés après un choc (figure 5B) ; - La figure 6 représente schématiquement de profil et en coupe un exemple de réalisation d'un bloc de batteries installé dans un compartiment d'un véhicule automobile. Figure 1, selon un exemple de réalisation de l'invention, un bloc de batteries est constitué d'au moins une paire de modules (10,10') juxtaposés selon une direction (2) parallèle à un plan de pose (100 ou 100'). Les deux modules reposent sur un support formant ledit plan de pose et sur lequel au moins l'un des deux modules est libre en translation selon au moins une direction parallèle à la direction (2) de juxtaposition. Chaque module (10,10') comprend un corps principal (1) sensiblement parallélépipédique, lequel constitue l'enveloppe et le contenant des accumulateurs et comprend les éléments de connexion électrique nécessaire à son installation dans un circuit. Au moins l'un des modules (10) de la paire comprend avantageusement, sur l'une des faces de son corps principal en vis-à-vis du module qui lui est juxtaposé, un élément (20) en forme de coin. Cet élément (20) est d'une rigidité suffisante pour prévenir tout risque de déformation et d'arc-boutement au cours du processus de glissement. Il peut être constitué par un profilé métallique creux ou plein ou une barre métallique usinée de forme appropriée. Il peut alternativement être constitué d'une matière plastique ou composite, dont les propriétés de frottement sont avantageuses. Cet élément (20) est fixé au corps (1) du module de batterie (10) par toute méthode connue de l'homme du métier de sorte à réaliser une liaison complète entre ledit corps (1) et ledit élément (20). Lorsqu'un déplacement (200) relatif entre les deux modules (10, 10') est imposé selon la direction de juxtaposition (2), les l'élément (20) en forme de coin déplacent selon une direction (3) perpendiculaire à la direction de juxtaposition le module (10') juxtaposé, qui, glissant sur ledit élément (20) arrive, figure 1 B, en position de superposition avec l'autre module (10). L'encombrement du bloc de batteries est ainsi réduit selon la direction de juxtaposition initiale (2) comme suite à ce déplacement relatif des modules (10,10'). Selon le mode de réalisation considéré, la direction de superposition (3) peut être perpendiculaire au plan de pose (100) et dans ce cas, les directions de juxtaposition (2) et de superposition (3) définissent un plan sensiblement perpendiculaire audit plan de pose (100). Alternativement la direction de superposition (3) peut être parallèle au plan de pose (100'), et dans ce cas les directions de juxtaposition (2) et de superposition (3) définissent un plan sensiblement parallèle audit plan de pose (100'). Selon une autre variante les modules de batterie (10,10') peuvent reposer sur des moyens définissant deux plans de pose (100,100') perpendiculaires entre eux à la condition que la direction de juxtaposition (2) choisie soit parallèle à ces deux plans. On désigne par hauteur une mesure prise parallèlement à la direction (3) de superposition quelque soit le plan de pose des modules. Figure 2, l'élément en forme de coin (20) peut être décrit par la forme et l'orientation de sa surface dite supérieure (21) sur laquelle vient glisser l'autre module (10') de la paire, ainsi que la forme et l'orientation de sa surface inférieure (22). La surface supérieure (21), pour former l'effet de coin, est inclinée de sorte que la hauteur de l'élément (20) soit dégressive en allant du module (10) sur lequel il est fixé vers le module (10') qui lui est juxtaposé. Selon un mode de réalisation particulier, figure 2A, cette surface supérieure est une surface plane (21) inclinée d'un angle y, dit angle de coin, par rapport à la direction (2) de juxtaposition. Plus l'angle de coin est important et plus l'encombrement de la paire de modules (10,10') est réduit dans la direction de juxtaposition. La surface inférieure (22) est plane inclinée d'un angle a, lequel forme avantageusement une dépouille faiblement inclinée facilitant le glissement et évitant l'arc-boutement de cette partie sur le support, lorsque celui-ci comprend un plan de pose (100) perpendiculaire à la direction de superposition (3). L'angle R entre la surface supérieure (21) et la surface inférieure (22) de l'élément en forme de coin (20) est désigné par « angle d'ouverture ». Selon un autre mode de réalisation, figure 2B, les angles y et a sont de valeurs identiques et l'élément en forme de coin (20) présente des surfaces inclinées supérieures (21) et inférieures (22) symétriques telles que (3=2y=2a. Figure 3, selon un mode de réalisation alternatif de l'élément en, forme de coin (20), la surface supérieure (23) dudit élément n'est pas plane et la variation de hauteur de l'élément décrit une courbe quelconque. Selon une variante particulière de ce mode de réalisation, figure 3B, les surfaces inférieures (24) et supérieures (23) décrivent une courbe en symétrie miroir par rapport à un axe (2') parallèle à la direction de juxtaposition et passant par la mi-hauteur de la face (4) sur laquelle l'élément (20) est fixé. Figure 2B et figure 3B, lorsque les éléments en forme de coin (20) présentent des faces supérieures (21,23) et inférieures (22 ,24) dont les variations de hauteur respectives sont en symétrie miroir par rapport à un axe (2') parallèle à la direction de juxtaposition, lesdits éléments sont dits symétriques. Selon ces modes de réalisation, les modules (10, 10') juxtaposés et formant une paire dans le bloc de batteries comprennent chacun un tel élément coin symétrique sur les faces (4, 4') juxtaposées en vis-à vis. Ainsi, la surface inférieure de l'élément en coin d'un des deux modules juxtaposés vient glisser sur la surface supérieure de l'élément coin de l'autre module qui lui est juxtaposé. Figures 4 et 5A, lorsque les modules juxtaposés comportent des éléments coin symétriques, ils sont juxtaposés en quinconce. Cette configuration facilite, figure 5B, le passage par effet de coin de la position juxtaposée à la position superposée des modules (10, 10', 11, 11') constituant le bloc de batteries, particulièrement lorsque ledit bloc comprend plusieurs paires de modules empilées. Figure 6, selon un exemple de réalisation d'un bloc de batteries, celui-ci comprend une pluralité de modules (10, 10', 10", 11, 11', 11") juxtaposés selon des séquences (10, 10', 10") comprenant plusieurs paires de modules successivement juxtaposées. Plusieurs séquences de juxtaposition du même type sont empilées les unes sur les autres. L'ensemble est fixé sur un support (110) par exemple sur le fond du compartiment avant, sous le capot d'un véhicule automobile. A titre d'exemple de réalisation non limitatif, les modules (10, 10', 10", 11, 11', 11") sont maintenus solidaires par serrage dans le sens de l'empilement, lequel serrage est appliqué par une plaque (50) supérieure de maintien, agissant directement sur les modules (11') ou par l'intermédiaire de bandes de serrage déformables (60). Le serrage est, à titre d'exemple, produit par des boulons (40, 41), en prise dans le support (100) à l'une de leurs extrémités, un écrou (41), à leur autre extrémité, venant agir sur la plaque (50) supérieure de maintien. La direction de juxtaposition (2) est choisie en fonction de l'emplacement du bloc de batterie dans le véhicule, de sorte qu'il corresponde à la direction principale de choc dans cette zone. Par exemple, si le bloc de batteries (1) est installé sous le capot, à l'avant d'un véhicule automobile, la direction de juxtaposition est avantageusement la direction d'avancement du véhicule. Ainsi maintenus, les modules sont immobilisés en fonctionnement nominal du véhicule et pour les petits chocs qui n'entrainent pas de déformation du compartiment dans lequel se trouve le bloc de batteries. En cas de déformation du compartiment tendant à rapprocher les modules juxtaposés, les éléments coin situés aux interfaces tendent à faire passer les modules d'un positionnement en juxtaposition à un positionnement en superposition, réduisant l'encombrement du bloc de batteries selon la direction de juxtaposition (2) et l'augmentant selon la direction de superposition Avantageusement, les goujons de serrage (40) comprennent une zone affaiblie (42) ou fusible, de même que la plaque (50). Ces zones fusibles (42, 51) vont se rompre sous l'effet de coin appliqué aux modules, et ainsi permettre la superposition desdits modules. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle permet de réaliser un assemblage compressible de modules de batterie afin de constituer un bloc de batteries qui peut être installé dans un compartiment sous capot à l'avant ou à l'arrière d'un véhicule automobile sans risque d'intrusion dudit bloc dans l'habitacle du véhicule en cas de choc frontal ou arrière.5 REVENDICATIONS1. Bloc de batteries caractérisé en ce qu'il comprend : - une paire de modules (10,10') de batterie présentant chacun un corps principal (1) juxtaposés selon une direction (2) de juxtaposition ; - le premier (10) des deux modules de ladite paire comprenant sur une des faces (4) du corps principal en vis-à-vis du second module (10') un élément (20) en forme de coin s'étendant en direction du second module et de hauteur dégressive dans cette direction de sorte à faire passer, par glissement sur ledit élément (20), le second module (10') en position de superposition selon une direction (3) dite direction de superposition, perpendiculaire à la direction (2) de juxtaposition, lorsqu'un déplacement selon une direction ayant une composante parallèle à la direction de juxtaposition initiale (2) et tendant à rapprocher lesdits modules (10, 10') est imposé à au moins l'un d'entre eux. 2. Bloc de batteries selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de paires de modules (10,10',11, 11') empilées les unes sur les autres selon une direction (3) sensiblement perpendiculaire à la direction de juxtaposition. 3. Bloc de batteries selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (20) en forme de coin comporte une surface (21), dite surface supérieure sur laquelle le second module (10') vient glisser ladite surface étant plane et inclinée selon un angle y, dit angle de coin, par rapport à la direction (2) de juxtaposition. 4. Bloc de batterie selon la revendication 3 caractérisé en ce que yest compris entre 30° et 60°. 5. Bloc de batterie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (20) en forme de coin comporte une surface supérieure 23) sur laquelle le second module vient glisser, l'évolution de la hauteur de ladite surface supérieure suivant une courbe quelconque dans la direction (2) de juxtaposition.. 6. Bloc de batterie selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que chaque module (10,10',11,11') juxtaposé d'une même paire comporte sur la face (4, 4') de son corps principal en vis- à-vis de juxtaposition avec l'autre module, un l'élément (20) en forme de coin comprenant une surface inférieure (22, 24) dont la hauteur est évolutive selon la direction (2) de juxtaposition, les évolutions de hauteur de la surface supérieure (21,23) et de la surface inférieure (22, 24) étant en symétrie miroir par rapport à un axe (2') parallèle à la direction (2) de juxtaposition et à mi-hauteur de la face (4, 4') comprenant l'élément (20) en forme de coin. 7. Bloc de batteries selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (20) en forme de coin est creux et qu'en fluide circule à l'intérieur de celui-ci. 8. Bloc de batterie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (20) en forme de coin est creux et que des cheminements de câbles électriques son placés à l'intérieur de celui-ci. 9. Véhicule comprenant un bloc de batteries selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit bloc étant installé dans un compartiment du véhicule de sorte que la direction (2) de juxtaposition des modules (10, 10', 10", 11, 11', 11") du bloc soit sensiblement parallèle à la direction d'avancement du véhicule. 11