Brevet FR3084021A1 — publié le 20200124

VEHICULE AUTOMOBILE AVEC UN BERCEAU AVANT POUVANT SUPPORTER DIVERSES SOURCES D'ENERGIES L'invention a trait au domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement à la structure avant d'un véhicule automobile. À l'heure actuelle, la recherche en industrie automobile s'oriente vers des véhicules plus propres, qui produisent essentiellement moins de particules fines, d'oxyde d'azote et de dioxyde de carbone. Deux types principaux de véhicules sont actuellement présents sur le marché : des véhicules tout électriques et des véhicules hybrides, combinant des motorisations électrique et à combustion. Certains véhicules électriques ont également la particularité de comprendre une pile à combustible qui peut produire de l'électricité à partir d'un gaz, tel que l'hydrogène. Le document de brevet publié FR 2 387 814 Al divulgue un véhicule automobile, du type utilitaire, dont l'accès à la source d'énergie (que ce soit pour un moteur à combustion, ou des batteries pour un moteur électrique par exemple) est facilité. Un ensemble, comprenant le dispositif de transmission et la source d'énergie, est monté sur un cadre, à une extrémité arrière du véhicule. À l'aide d'un dispositif de glissement, le cadre peut être basculé, notamment lors de la maintenance du véhicule, afin de faciliter la récupération et/ou le changement des batteries. Mais le fonctionnement du dispositif de glissement est complexe et n'est pas adapté aux véhicules actuels. Afin d'augmenter l'autonomie des véhicules électriques, il est nécessaire d'implanter davantage de modules de batterie de traction et/ou des bouteilles de stockage d'hydrogène dans leurs structures. Une telle implantation est particulièrement difficile dans des structures de véhicule existantes initialement conçues pour une motorisation classique à combustion, essentiellement en raison de l'encombrement et surtout du poids de ces unités de stockage d'énergie. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de faciliter l'implantation de sources d'énergie alternatives dans une structure de véhicule 30 automobile. 2 L'invention a pour objet un véhicule automobile électrique comprenant : un habitacle ; un bloc avant situé directement à l'avant de l'habitacle et comprenant un berceau adjacent à l'habitacle ; remarquable en ce que le berceau supporte une unité de batterie de traction, un réservoir de stockage de combustible sous pression, 5 ou une pile à combustible. Selon un mode avantageux de l'invention, le berceau supporte, au choix, un d'au moins deux de l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression ou la pile à combustible, en fonction de la configuration du véhicule. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend deux poutres 10 structurelles et parallèles s'étendant longitudinalement dans le bloc avant jusqu'à deux caissons déformables, respectivement, dans le prolongement desdites poutres, l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression ou la pile à combustible étant longitudinalement en retrait par rapport auxdits caissons. Avantageusement, le bloc avant du véhicule automobile comprend, en outre, deux 15 poutres inférieures s'étendant depuis le berceau vers l'avant du véhicule, les deux poutres inférieures étant prolongées à l'avant par deux caissons inférieurs déformables. Les caissons inférieurs sont terminés dans leurs extrémités antérieures par une traverse inférieure de pare-chocs. Avantageusement, une traverse inférieure arrière est positionnée entre les deux poutres inférieures, la traverse inférieure 20 arrière étant apte à soutenir au moins partiellement l'unité de traction, le réservoir de stockage de combustible sous pression ou une pile à combustible, au choix. Selon un mode avantageux de l'invention, le retrait de l'unité de batterie de traction, du réservoir de combustible sous pression ou de la pile à combustible est d'au moins 200mm. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression ou la pile à combustible présente un centre de gravité situé verticalement sous les deux poutres structurelles et parallèles. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend, en outre, un module disposé sur le berceau et recevant l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression ou la pile à combustible. 3 Selon un mode avantageux de l'invention, le module est configuré pour recevoir, au choix, un de l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression et la pile à combustible. Selon un mode avantageux de l'invention, le module comprend une paroi avant apte 5 à retenir, en cas de choc à l'avant, l'unité de batterie de traction, le réservoir de combustible sous pression ou la pile à combustible. Selon un mode avantageux de l'invention, les deux poutres structurelles et parallèles présentent des zones avant et adjacentes aux caissons déformables et aptes à se déformer en compression de manière contrôlée en cas de choc avant, la paroi avant 10 étant située longitudinalement en retrait par rapport auxdites zones ou au niveau desdites zones. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend, en outre, une unité de traction électrique sur un essieu arrière. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent l'utilisation 15 d'un unique berceau avant adaptable à divers systèmes de propulsion pour un véhicule automobile, donc à différentes technologies. Ce type de berceau est tout particulièrement adapté aux véhicules électriques ou à un véhicule combinant une pile à combustible et un réservoir à hydrogène. La configuration selon l'invention présente en outre l'avantage de pouvoir implanter des unités de stockage d'énergie 20 alternatives en dehors du plancher, ce qui permet l'implantation sur des véhicules électriques de silhouette basse. L'invention permet également de préserver l'habitabilité du véhicule sans pénaliser l'espace des passagers. Le berceau selon l'invention permet aussi une bonne gestion des porte-à-faux du véhicule tout en gardant une bonne répartition des masses. Les procédés de fabrication d'un 25 véhicule automobile, notamment le ferrage et le montage sont peu affectés par l'invention, ce qui permet d'éviter une modification importante et potentiellement coûteuse des différents procédés de fabrication. De plus, le stockage des batteries et/ou du réservoir à hydrogène est simplifié. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 30 compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 4 la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une berline comprenant un berceau supportant une unité de batterie de traction, conformément à l'invention ; - la figure 2 est une vue du dessous de la berline représentée à la figure 1 ; 5 - la figure 3 est une vue latérale du bloc avant du véhicule des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective du bloc avant de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une berline comprenant un berceau supportant une unité de stockage de combustible sous pression, conformément à l'invention ; 10 - la figure 6 est une vue du dessous de la berline représentée à la figure 5 ; - la figure 7 est une vue latérale du bloc avant du véhicule des figures 5 et 6 ; - la figure 8 est une vue en perspective du bloc avant de la figure 7. Les figures 1 à 4 et 5 à 8 montrent deux configurations différentes d'un véhicule selon l'invention. 15 Les figures 1 et 2 montrent respectivement une vue latérale et une vue de dessous d'un véhicule automobile selon l'invention. Il s'agit préférentiellement d'un véhicule électrique. Le véhicule 1 comprend un habitacle 3 supporté par un plancher 5, l'habitacle 3 ayant pour vocation de protéger les passagers. Le véhicule 1 comprend en outre un bloc arrière 7 et un bloc avant 13 selon l'invention. Le bloc arrière 7 est 20 situé directement à l'arrière de l'habitacle 3, et comprend un essieu arrière 9 sur lequel est préférentiellement positionnée une unité de traction électrique 11. Cette unité de traction électrique 11 correspond au groupe motopropulseur du véhicule automobile 1. Le bloc avant 13 est, quant à lui, directement positionné à l'avant de l'habitacle 3, et comprend un berceau 15 avant, adjacent audit habitacle 3. Le bloc 25 avant 13 du véhicule 1 comprend en outre deux voies de reprises d'efforts. La voie supérieure est constituée par deux poutres structurelles et parallèles 17, couramment appelées « brancards », qui s'étendent longitudinalement dans le bloc avant 13 jusqu'à deux caissons déformables 19 en cas de chocs positionnés dans le 5 prolongement des poutres structurelles 17. À l'avant des caissons déformables 19 est positionnée une traverse de pare-chocs 23. La voie inférieure de reprise d'efforts est positionnée parallèlement en dessous de la voie supérieure. Cette voie inférieure est constituée par le berceau 15 qui est prolongé à l'avant par deux poutres 5 inférieures 25, couramment appelées « allonges ». Ces poutres inférieures 25 sont prolongées à l'avant par deux caissons inférieurs 27 déformables en cas de chocs, eux-mêmes réunis à l'avant par une traverse inférieure de pare chocs 29. Entre les caissons supérieurs 19 et inférieurs 27 déformables en cas de chocs, et les poutres structurelles 17 et inférieures 25, se trouvent deux appuis de façade 21, permettant 10 notamment la reprise des efforts entre les voies. Dans le cadre de l'invention, la voie inférieure comprend, en outre, une traverse inférieure arrière 31, cette traverse inférieure arrière 31 étant apte à supporter une unité de batterie de traction 33. Cette unité 33 est également fixée et maintenue sur le berceau avant 15, grâce à la présence d'un module 37. Ce module 37 est ainsi 15 apte à recevoir l'unité de batterie de traction 33, le module 37 étant lui-même fixé sur le berceau avant 15 par des techniques classiques, connues en soi de l'homme du métier. Le module 37 comprend, en outre, une paroi avant 39 apte à retenir, notamment lors d'un choc avant, l'unité de batterie de traction 33. L'unité de batterie de traction 33 présente un centre de gravité qui est 20 préférentiellement situé verticalement sous les deux poutres structurelles et parallèles 17. Préférentiellement, le véhicule automobile 1 comprend deux unités de batterie de traction (33, 35). La première unité 33 est positionnée à l'avant sur le berceau avant 15 selon l'invention, une deuxième unité 35 étant positionnée dans le bloc arrière 7, à l'avant de l'essieu arrière 9. Préférentiellement, chaque unité de 25 batterie de traction (33, 35) comprend 12 modules (qui sont non représentés sur ces figures), ces unités (33, 35) étant aptes à fournir au véhicule au moins 67kWh d'énergie. Les figures 3 et 4 montrent deux vues du bloc avant représenté aux figures 1 et 2. L'unité de batterie de traction 33 est plus préférentiellement positionnée 30 longitudinalement en retrait des caissons déformables en cas de chocs 19. Plus préférentiellement, l'unité de traction 33 présente un retrait x d'au moins 200mm. 6 Grâce au retrait x de l'unité de traction 33 par rapport aux caissons déformables 19, une première zone A du bloc avant 13, plus particulièrement de chacune des poutres structurelles et parallèles 17, est apte à se déformer en compression de manière contrôlée en cas de choc avant. La paroi avant 39 est préférentiellement 5 située longitudinalement en retrait par rapport à ladite zone A ou est au niveau de ladite zone A. La zone A s'étend plus préférentiellement des traverses (23, 29) des voies supérieure et inférieure jusqu'à la paroi 39 du module 37 ou jusqu'à l'unité de batterie de traction 33 du bloc avant 13. C'est dans cette zone A que l'absorption de l'énergie, lors d'un choc avant, est maximale. Deux autres zones sont également 10 représentées à la figure 3. Une zone B, positionnée à l'avant du berceau 15, cette zone B ayant pour fonction d'absorber l'énergie et de permettre d'éviter l'obstacle à l'origine du choc. Enfin, une zone C, située à l'arrière du berceau 15 jusqu'à un pied avant 41, a pour vocation de protéger les passagers lors du choc. Le pied avant 41 fait la séparation entre le compartiment moteur et l'habitacle (non visible sur cette 15 figure) du véhicule. Sur la figure 4, on peut tout particulièrement voir la traverse inférieure arrière 31, positionnée entre les poutres inférieures 25, la traverse inférieure arrière 31 soutenant partiellement l'unité de traction 33. Les figures 5 à 8 montrent le véhicule des figures 1 à 4 suivant une deuxième 20 configuration où le berceau supporte un réservoir de stockage de combustible sous pression. Le réservoir de combustible sous pression 33' est plus préférentiellement un réservoir à hydrogène, positionné à l'avant du véhicule 1. Ce réservoir 33' est supporté par le module 37 du berceau avant 15 et par la traverse inférieure arrière 31, fixée aux deux poutres inférieures 25. Le réservoir de stockage de combustible 25 sous pression 33' est donc positionné longitudinalement en retrait des caissons déformables 19 en cas de chocs, le retrait x du réservoir de stockage 33' étant d'au moins 200mm. Le réservoir de combustible 33' présente un centre de gravité situé verticalement sous les deux poutres structurelles 17. Avantageusement, le module 37 comprend la paroi 39 apte à retenir le réservoir de combustible 33' en cas de 30 choc à l'avant du véhicule 1. Sur les figures 5 et 6, on peut en particulier voir que, en la présence du réservoir de combustible 33' au niveau du berceau avant 15, seule l'unité de batterie de traction arrière 35 est présente sur le véhicule 1, à l'avant de 7 l'essieu arrière 9. Sur les figures 7 et 8 sont en particulier représentées les zones A, B, C décrites aux figures 3 et 4. Les caractéristiques décrites aux figures 1 à 8 pour l'unité de batterie de traction avant 33 ou pour le réservoir de stockage de combustible sous pression 33' sont 5 applicables à une pile à combustible (non représentée sur ces figures) ou à d'autres unités de stockage d'énergie alternative, qui seraient positionnées au même emplacement. Avantageusement, une pile à combustible peut également être positionnée au-dessus de l'unité de batterie de traction arrière 35 située à l'arrière du véhicule 1 et, plus particulièrement, en dessous du plancher 5 du véhicule 1. De 10 manière générale, le berceau 15 supporte soit une unité de batterie de traction 33, soit un réservoir de stockage de combustible sous pression 33', ou une pile à combustible (non représentée sur ces figures). Le berceau 15 est généralement conçu par des techniques connues en soi de l'homme REVENDICATIONS1. Véhicule automobile (1) électrique comprenant : - un habitacle (3) ; - un bloc avant (13) situé directement à l'avant de l'habitacle (3) et comprenant un berceau (15) adjacent à l'habitacle (3) ; caractérisé en ce que le berceau (15) supporte une unité de batterie de traction (33), un réservoir de stockage de combustible sous pression (33'), ou une pile à combustible. 2. Véhicule (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le berceau (15) supporte, au choix, un d'au moins deux de l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') ou la pile à combustible, en fonction de la configuration du véhicule (1). 3. Véhicule (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit véhicule (1) comprend deux poutres structurelles et parallèles (17) s'étendant longitudinalement dans le bloc avant (13) jusqu'à deux caissons déformables (19), respectivement, dans le prolongement desdites poutres (17), l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') ou la pile à combustible étant longitudinalement en retrait (x) par rapport auxdits caissons (19). 4. Véhicule (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le retrait (x) de l'unité de batterie de traction (33), du réservoir de combustible sous pression (33') ou de la pile à combustible est d'au moins 200mm. 5. Véhicule (1) selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') ou la pile à combustible présente un centre de gravité situé verticalement sous les deux poutres structurelles et parallèles (17). 6. Véhicule (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit véhicule (1) comprend, en outre, un module (37) disposé sur le berceau (15) et recevant l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') ou la pile à combustible. 9 7. Véhicule (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module (37) est configuré pour recevoir, au choix, un de l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') et la pile à combustible. 8. Véhicule (1) selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le 5 module (37) comprend une paroi avant (39) apte à retenir, en cas de choc à l'avant, l'unité de batterie de traction (33), le réservoir de combustible sous pression (33') ou la pile à combustible. 9. Véhicule (1) selon l'une des revendications 3 à 5 et selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux poutres structurelles et parallèles (17) 10 présentent des zones A avant et adjacentes aux caissons déformables (19) et aptes à se déformer en compression de manière contrôlée en cas de choc avant, la paroi avant (39) étant située longitudinalement en retrait par rapport auxdites zones A ou niveau desdites zones A. 10. Véhicule (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit 15 véhicule (1) comprend, en outre, une unité de traction électrique (11) sur un essieu arrière (9).