Brevet FR3085633A1 — publié le 20200313

Pièce d'équipement de véhicule automobile, véhicule et procédé associés La présente invention concerne une pièce d'équipement de véhicule automobile, destinée à être fixée sur un plancher du véhicule, la pièce d'équipement comprenant : - une couche inférieure destinée à être disposée en contact avec le plancher du véhicule. L'utilisation d'énergie électrique pour les véhicules automobiles, notamment à des fins de propulsion mais aussi pour des fonctions annexes, est fréquemment limitée par la capacité des batteries embarquées. L'autonomie des véhicules électriques et des véhicules hybrides nécessite des améliorations, et l'augmentation de la capacité de stockage est limitée par leurs dimensions et leur poids. Une solution désirable est d'associer au stockage la génération ou la récupération d'énergie in situ par des systèmes embarqués. De plus, la récupération d'énergie et l'utilisation de sources renouvelables pour l'alimentation des véhicules automobiles réduit leur impact environnemental. Des véhicules électriques équipés de systèmes de génération d'énergie comme des panneaux solaires, ou de systèmes de récupération de l'énergie cinétique de freinage sont ainsi connus. Ces systèmes peuvent encore être améliorés. En effet, ils présentant souvent un poids et un encombrement important, qui limite à nouveau l'autonomie du véhicule. De plus, ils sont relativement onéreux, et parfois fragiles. Un but de l'invention est donc de fournir un système embarqué permettant d'augmenter l'autonomie énergétique d'un véhicule automobile, présentant un encombrement réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une pièce d'équipement du type précité, caractérisée en ce que la pièce d'équipement comprend de plus : - au moins un transducteur piézoélectrique destiné à être disposé sur la couche inférieure, en regard d'un habitacle du véhicule ; et - au moins un dispositif de collecte d'énergie relié électriquement à chaque transducteur piézoélectrique. Selon des modes de réalisation particuliers, la pièce d'équipement selon l'invention présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute configuration techniquement réalisable : 2 - la pièce d'équipement comprend en outre un élément de parement disposé au-dessus de la couche inférieure et des transducteurs, destiné à faire face à l'habitacle du véhicule ; - chaque dispositif de collecte est entièrement reçu dans le volume de la couche 5 inférieure ; - chaque dispositif de collecte d'énergie est destiné à être relié électriquement à au moins un dispositif consommateur d'énergie électrique et/ou à au moins une batterie du véhicule et à répartir l'énergie collectée ; - chaque dispositif de collecte d'énergie est propre à consommer directement 10 l'énergie électrique collectée pour mettre en oeuvre localement une fonction du véhicule ; - le dispositif de collecte d'énergie est un dispositif de chauffage ou d'éclairage de l'habitacle ; et - le ou chaque transducteur piézoélectrique et le ou chaque dispositif de collecte d'énergie sont moulés sur la couche inférieure en contact électrique direct l'un avec 15 l'autre. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : - un habitacle destiné à recevoir au moins un occupant du véhicule ; - un plancher s'étendant en-dessous de l'habitacle ; et - au moins une pièce d'équipement telle que décrite plus haut, la pièce 20 d'équipement étant disposée sur le plancher en regard de l'habitacle. Selon des modes de réalisation particuliers, le véhicule selon l'invention présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute configuration techniquement réalisable : - le véhicule comprend une batterie, le ou chaque dispositif de collecte étant relié 25 électriquement à la batterie pour la charger ; et - la batterie du véhicule alimente un moteur de propulsion du véhicule. L'invention a de plus pour objet un procédé de production d'énergie électrique dans un véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'une pièce d'équipement telle que décrite plus haut équipant le 30 véhicule, - absorption et conversion en énergie électrique de vibrations transmises par un plancher du véhicule et/ou d'une pression exercée par au moins un des occupants depuis un habitacle par chaque transducteur piézoélectrique pour produire une énergie électrique ; et - collecte de l'énergie électrique par le ou chaque dispositif de collecte d'énergie. 3 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe latérale d'une pièce d'équipement selon l'invention disposée sur un plancher de véhicule ; et 5 - la figure 2 est une vue en coupe latérale d'une pièce d'équipement selon un autre mode de réalisation de l'invention. Un véhicule 10 est représenté en coupe latérale de détail sur la figure 1. Le véhicule 10 comprend un châssis 12 présentant un plancher 14 et une carrosserie (non représentée), le plancher 14 et la carrosserie définissant un habitacle 16 destiné à 10 recevoir des occupants du véhicule 10. Dans tout ce qui suit, les orientations sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile. Ainsi les termes « avant », « arrière », cc gauche », « droite », « au-dessus », « en dessous », s'entendent par rapport au sens normal de circulation du véhicule automobile et par rapport à la gravité. 15 Le plancher 14 s'étend en dessous de l'habitacle 16, notamment en dessous d'une partie de l'habitacle destinée à accueillir les occupants, de sorte que le plancher 14 est destiné à supporter des sièges accueillant les occupants et les pieds des occupants. Le véhicule 10 comprend une pièce d'équipement 20 fixée sur le plancher 14, en regard de l'habitacle 16. Dans l'exemple représenté, la pièce d'équipement 20 est fixée à 20 une région avant du plancher 14, s'étendant devant les sièges du conducteur et du passager avant, généralement appelée « cave avant ». La pièce d'équipement 20 comprend une couche inférieure 22, fixée directement au plancher 14, et un élément de parement 24 disposé au-dessus de la couche inférieure 22 et faisant face à l'habitacle 16. 25 La couche inférieure 22 est une couche de protection acoustique, avantageusement une couche isolante. Cette couche protège acoustiquement l'habitacle 16 en absorbant une partie des vibrations résultant du déplacement du véhicule 10 et une partie du bruit venant de l'extérieur du véhicule 10. La couche inférieure 22 comprend au moins une pièce réalisée par exemple par 30 thermoformage à partir d'un matériau polymère expansé, notamment en polystyrène expansé (abrégé en EPS en langue anglaise), et/ou une pièce réalisée par exemple par injection d'une mousse, notamment d'une mousse de polyuréthane (abrégée en PUR en langue anglaise). L'élément de parement 24 est par exemple une couche de moquette fixée sur la 35 couche supérieure 22, ou une couche d'aspect. 4 Par moquette, on entend notamment un produit textile tel qu'un non tissé aiguilleté ou touffeté. Un exemple de couche d'aspect est un produit plastique tel que par exemple un film en TPO (Polyoléfine Thermoplastique) ou en PUR (Polyuréthane). L'élément de parement 24 est typiquement destiné à donner un aspect esthétique 5 désiré à la pièce d'équipement 20, et à améliorer le confort de l'habitacle 16. La pièce d'équipement 20 comprend également au moins un transducteur piézoélectrique 26 disposé sur la couche inférieure 22 et destiné à être orienté en regard de l'habitacle 16, et au moins un dispositif de collecte d'énergie 28 relié électriquement à chaque transducteur 26 piézoélectrique. 10 Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la pièce d'équipement 20 comprend quatre transducteurs 26 piézoélectriques, un dispositif de collecte 28 d'énergie, et des câbles électriques 29 raccordant électriquement chaque transducteur 26 au dispositif de collecte 28. Les transducteurs 26 piézoélectriques sont propres à convertir une énergie 15 mécanique en énergie électrique. Chaque transducteur 26 présente au moins une face interne 30 s'étendant en regard de l'habitacle 16 et une face externe 32 s'étendant en regard du plancher 14. Plus précisément, chaque transducteur 26 comprend au moins un élément piézoélectrique 34 propre à se polariser lors de l'application d'une contrainte mécanique 20 sur au moins l'une des faces 30, 32, ce qui provoquant l'apparition d'une différence de potentiel électrique entre les faces 30, 32, et des connecteurs reliés aux deux faces 30, 32 agencés pour conduire un courant électrique sous l'effet de la différence de potentiel. Les transducteurs 26 sont destinés à absorber et à convertir en énergie électrique des vibrations, par exemple acoustiques ou mécaniques, transmises par le plancher 14 25 du véhicule 10 et/ou une pression exercée par au moins un des occupants depuis l'habitacle 16 pour produire une énergie électrique. Les vibrations transmises par le plancher 14 sont notamment les vibrations résultant du déplacement du véhicule 10. Elles sont dues à la fois au fonctionnement du moteur de propulsion du véhicule 10 et aux frottements de la carrosserie du véhicule 10 30 contre l'air environnant. La pression exercée par au moins un des occupants résulte notamment de l'appui d'un membre de l'occupant sur l'élément de parement 24 en regard du transducteur 26. Les transducteurs 26 sont disposés dans des logements ménagés dans la couche inférieure 22, en regard de l'habitacle 16, notamment avec la face interne 30 en contact 35 direct avec l'élément de parement 24. 5 Ainsi, les transducteurs 26 affleurent une surface supérieure de la couche inférieure 22 recouverte par l'élément de parement 24, et ne créent pas de reliefs sur l'élément de parement 24. Avantageusement, les transducteurs 26 sont directement moulés sur la surface 5 supérieure de la couche inférieure 22, les logements se formant lors du moulage. Le dispositif de collecte 28 est connecté électriquement à chaque transducteur 26 afin de récupérer l'énergie électrique issue de la conversion d'énergie mécanique. Le dispositif de collecte 28 est entièrement reçu dans le volume de la couche inférieure 22. 10 Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif de collecte 28 est un transformateur, connecté à une batterie 36, propre à convertir l'énergie reçue des transducteurs 26 pour la stocker dans la batterie 36. La batterie 36 est par exemple propre à alimenter des dispositifs secondaires (non représentés) du véhicule 10, consommateurs d'énergie électrique, comme par exemple 15 des dispositifs d'éclairage, de chauffage, de ventilation, de signalisation, ou autres. En variante, la batterie 36 est propre à alimenter en plus le moteur de propulsion du véhicule 10. En variante, le dispositif de collecte 28 est directement relié électriquement aux dispositifs consommateurs d'énergie électrique du véhicule 10, sans passer par la batterie 20 36. Le dispositif de collecte 28 est notamment adapté pour répartir l'énergie électrique collectée entre plusieurs dispositifs consommateurs d'énergie électrique. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de collecte 28 constitue directement le dispositif consommateur d'énergie électrique, et est propre à consommer 25 directement l'énergie électrique collectée pour mettre en oeuvre localement une fonction du véhicule 10. Le dispositif de collecte 28 est par exemple un dispositif de chauffage ou d'éclairage de l'habitacle 16. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la pièce d'équipement 20 comprend un unique transducteur 26 piézoélectrique, qui se présente sous forme d'un film d'un 30 matériau polymère piézoélectrique s'étendant sur la couche inférieure 22, sous l'élément de parement 24. La pièce comprend une pluralité de dispositifs de collecte 28, qui sont ici des résistances chauffantes moulées directement sur le film piézoélectrique 26. Ainsi, la pièce d'équipement 20 selon ce mode de réalisation ne nécessite pas de 35 câbles électriques 29. 6 Les résistances chauffantes 28 relient électriquement les deux faces 30, 32 du film piézoélectrique 26, de sorte que toute contrainte s'appliquant sur le film 26 provoque la circulation d'un courant électrique dans au moins l'une des résistances chauffantes 28 et l'émission de chaleur par effet Joule. 5 En variante, les dispositifs de collecte 28 sont des diodes électroluminescentes, propres à émettre de la lumière lors de l'application d'une contrainte mécanique sur le film piézoélectrique 26. Un procédé de production d'énergie électrique dans le véhicule 10 va maintenant être décrit. 10 Le procédé comprend une étape préliminaire de fourniture de la pièce d'équipement 20 équipant le véhicule 10 comme décrit plus haut. Le procédé comprend une étape d'absorption et conversion en énergie électrique d'une contrainte mécanique par au moins un transducteur 26 piézoélectrique, pour produire une énergie électrique. La contrainte mécanique résulte par exemple de 15 vibrations transmises par le plancher 14 du véhicule 10 et/ou d'une pression exercée par au moins un occupant depuis l'habitacle 16. Le procédé comprend ensuite une étape de collecte de l'énergie électrique par le dispositif de collecte 28. Le procédé comprend enfin soit une étape de consommation de l'énergie 20 électrique directement par le dispositif de collecte 28, soit une étape de répartition et de distribution de l'énergie électrique à des dispositifs secondaires consommateurs d'énergie électrique, soit encore le stockage de l'énergie électrique dans une batterie 36. La pièce d'équipement électrique décrite permet de récupérer une partie de l'énergie mécanique produite par les vibrations du véhicule 10 et par les occupants de 25 l'habitacle 16 et de la reconvertir en énergie électrique. Ceci augmente l'autonomie du véhicule 10 et réduit son impact environnemental. De plus, les transducteurs 26 et le dispositif de collecte 28 occupent peu d'espace, et peuvent être entièrement intégrés à la couche inférieure 22, ce qui réduit l'encombrement dans l'habitacle 16. 30 Enfin, les transducteurs 26 et les dispositifs de collecte 28 peuvent être moulés directement sur la couche inférieure, notamment par thermoformage, afin de fabriquer la pièce d'équipement 20 facilement. Ceci garantit de plus une bonne intégration des transducteurs 26 et des dispositifs de collecte 28 dans le volume interne de la couche inférieure 22, et améliore la durabilité de la pièce d'équipement REVENDICATIONS1.- Pièce d'équipement (20) de véhicule (10) automobile, destinée à être fixée sur un plancher (14) du véhicule (10), la pièce d'équipement (20) comprenant : - une couche inférieure (22) destinée à être disposée en contact avec le plancher (14) du véhicule (10) ; caractérisée en ce que la pièce d'équipement (20) comprend de plus : - au moins un transducteur (26) piézoélectrique destiné à être disposé sur la couche inférieure (22), en regard d'un habitacle (16) du véhicule (10) ; et - au moins un dispositif de collecte (28) d'énergie relié électriquement à chaque transducteur (26) piézoélectrique. 2.- Pièce d'équipement (20) selon la revendication 1, comprenant en outre un élément de parement (24) disposé au-dessus de la couche inférieure (22) et des transducteurs (26), destiné à faire face à l'habitacle (16) du véhicule (10). 3.- Pièce d'équipement (20) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque dispositif de collecte (28) est entièrement reçu dans le volume de la couche inférieure (22). 4.- Pièce d'équipement (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle chaque dispositif de collecte (28) d'énergie est destiné à être relié électriquement à au moins un dispositif consommateur d'énergie électrique et/ou à au moins une batterie (36) du véhicule (10) et à répartir l'énergie collectée. 5.- Pièce d'équipement (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle chaque dispositif de collecte (28) d'énergie est propre à consommer directement l'énergie électrique collectée pour mettre en oeuvre localement une fonction du véhicule (10). 6.- Pièce d'équipement (20) selon la revendication 5, dans laquelle le dispositif de collecte (28) d'énergie est un dispositif de chauffage ou d'éclairage de l'habitacle (16). 7.- Pièce d'équipement (20) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le ou 35 chaque transducteur (26) piézoélectrique et le ou chaque dispositif de collecte (28) 25 30 8 d'énergie sont moulés sur la couche inférieure (22) en contact électrique direct l'un avec l'autre. 8.- Véhicule automobile (10) comprenant : 5 - un habitacle (16) destiné à recevoir au moins un occupant du véhicule (10) ; - un plancher (14) s'étendant en-dessous de l'habitacle (16) ; et - au moins une pièce d'équipement (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, la pièce d'équipement (20) étant disposée sur le plancher (14) en regard de l'habitacle (16). 10 9.- Véhicule (10) selon la revendication 8, comprenant une batterie (36), le ou chaque dispositif de collecte (28) étant relié électriquement à la batterie (36) pour la charger. 15 10.- Véhicule (10) selon la revendication 9, dans lequel la batterie (36) du véhicule (10) alimente un moteur de propulsion du véhicule (10). 11.- Procédé de production d'énergie électrique dans un véhicule (10), le procédé comprenant les étapes suivantes : 20 - fourniture d'une pièce d'équipement (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 équipant le véhicule (10), - absorption et conversion en énergie électrique de vibrations transmises par un plancher (14) du véhicule (10) et/ou d'une pression exercée par au moins un des occupants depuis un habitacle (16) par chaque transducteur (26) piézoélectrique pour produire une énergie électrique ; et - collecte de l'énergie électrique par le ou chaque dispositif de collecte (28) d'énergie.