Brevet FR3087050A1 — publié le 20200410

Description Titre de l'invention : Boîtier de batterie [0001] L'invention se rapporte à un boîtier de batterie qui présente un espace de logement pour un accumulateur d'énergie électrique, en particulier pour l'utilisation dans un véhicule au moins partiellement entraîné de manière électrique pour le transport de voyageurs et/ou de charges, et à un véhicule présentant un tel boîtier de batterie. [0002] L'accumulateur d'énergie électrique occupe dans les véhicules entraînés de manière électrique relativement beaucoup d'espace de montage. Toute optimisation de l'espace de montage est ainsi avantageuse. [0003] Il est cependant en même temps aussi nécessaire de suffisamment protéger l'accumulateur d'énergie électrique contre des endommagements, aussi dans le cas de charges élevées par à-coups. Le boîtier de batterie doit pour cette raison présenter une résistance élevée contre un effet de force mécanique. [0004] L'accumulateur (l'énergie électrique doit en outre être protégé contre des influences de l'environnement.. De manière avantageuse, il doit également être possible de relier l'accumulateur (l'énergie électrique à un moyen de refroidissement.. [0005] Le but de l'invention est de fournir un boîtier de batterie amélioré qui tient compte des critères nommés ci-dessus. [0006] Ce but est atteint avec un boîtier de batterie, en particulier pour un véhicule au moins partiellement entraîné de manière électrique, comprenant une boîte fermée dans laquelle est réalisé un espace de logement dans lequel un accumulateur d'énergie électrique est apte à être inséré, et une coquille de retenue à rigidité élevée qui est séparée de la boîte et dans laquelle la boîte est insérée. Le boîtier de batterie est en particulier prévu pour un véhicule au moins partiellement entraîné de manière électrique et comprend une boîte fermée dans laquelle est réalisé un espace de logement dans lequel un accumulateur d'énergie électrique est apte à être inséré, et une coquille de retenue à rigidité élevée qui est séparée de la boîte et dans laquelle la boîte est insérée. Selon l'invention, la protection contre la corrosion et la protection contre un fort effet de force mécanique sont. assumées par des composants séparés. De cette manière, chacun des composants peut être optimisé pour une fonction spécifique, ce qui en plus d'une protection améliorée contre la corrosion mène aussi à un faible poids et à un faible espace de montage. [0007] La boîte assure la protection contre la corrosion et isole l'accumulateur d'énergie de préférence entièrement vis-à-vis de l'environnement. Tous les composants de l'accumulateur d'énergie qui sont sensibles à la corrosion, y compris les composants électroniques directement reliés à l'accumulateur d'énergie, peuvent être reçus dans la boîte. La coquille de retenue offre quant à elle offre la protection principale contre des 2 chocs et est optimisée quant à la rigidité et la stabilité pour remplir les standards de sécurité nécessaires. [0008] La boîte présente avantageusement une partie supérieure et une partie inférieure qui sont reliées l'une à l'autre de manière étanche et qui renferment ensemble l'espace de logement. Après l'insertion de l'accumulateur d'énergie électrique, la partie supérieure est placée sur la partie inférieure pour fermer la boîte. De manière optionnelle, la partie supérieure et la partie inférieure peuvent être collées ou soudées l'une à l'autre pour augmenter l'effet d'étanchéité. [0009] Il est possible d'agencer dans la partie supérieure une couche métallique, par exemple une feuille d'aluminium en tant que protection contre un rayonnement électromagnétique et pour l'amélioration de la tolérance électromagnétique. [0010] La partie inférieure de la boîte est de préférence insérée dans la coquille de retenue. De cette manière, la boîte et la coquille de retenue sont positionnées l'une par rapport à l'autre, et des forces agissant latéralement sont absorbées par la coquille de retenue et peuvent être supprimées par celle-ci, grâce à quoi la boîte est protégée contre des forces mécaniques excessives. [0011] Il s'est avéré qu'un effet de protection suffisant est obtenu lorsqu'un bord supérieur de la coquille de retenue s'étend sensiblement selon le sens de la hauteur du boîtier de batterie qui, à l'état assemblé, coïncide avec la verticale, jusqu'à un bord supérieur de la partie inférieure. La partie inférieure peut présenter une hauteur inférieure à celle de la partie supérieure. L'accumulateur d'énergie électrique inséré peut en particulier faire saillie du bord de la partie inférieure dans le sens de la hauteur. Étant donné qu'il n'est pas nécessaire de renfermer l'ensemble de la boîte par la coquille de retenue, il est possible d'économiser de la matière et de réduire le poids. [0012] La partie supérieure et la partie inférieure sont de préférence aptes à être reliées l'une à l'autre sur une structure de fixation, cette structure de fixation coopérant avec un élément de fixation sur la coquille de retenue au moyen duquel la boîte est fixée sur la coquille de retenue. En supplément ou en alternative, cette structure de fixation peut être prévue entre la partie supérieure et la partie inférieure pour un collage optionnel. La structure de fixation peut par exemple être composée de saillies conformées sur la partie supérieure et sur la partie inférieure qui sont adaptées à la réception d'une vis. L'élément de fixation est par exemple un élément à filet réalisé dans la coquille de retenue, par exemple un écrou ou une douille taraudée qui est inséré(e) dans le logement et dans lequel/laquelle la vis insérée dans la structure de fixation peut s'engager. Un vissage direct de la boîte sur la coquille de retenue est de cette manière possible. Plusieurs structures de fixation et des éléments de fixation associés sont de préférence agencés sur la périphérie du boîtier de batterie. [0013] De manière avantageuse, différentes matières sont en majeure partie utilisées pour la 3 boîte et la coquille de retenue. [0014] Dans un mode de réalisation préféré, la boîte est au moins en majeure partie réalisée en un matériau SMC (Sheet Mould Compound). Un tel matériau plastique, en option avec des fibres incorporées, présente une stabilité structurelle suffisamment élevée pour former la boîte pour le logement de l'accumulateur d'énergie, le matériau même étant résistant à la corrosion et pouvant ainsi bien protéger l'accumulateur d'énergie contre des influences de l'environnement. Il est outre facilement possible de former un matériau SMC selon une forme souhaitée. Il est par exemple aussi facilement possible de conformer la structure de fixation directement sur la boîte. [0015] Étant donné que la boîte ne doit répondre qu'à peu d'exigences quant à la rigidité et la stabilité, il est possible de choisir l'épaisseur de paroi de la boîte relativement faible. [0016] La coquille de retenue doit quant à elle être réalisée au moins en majeure partie en un métal, en particulier en aluminium, pour être suffisamment résistante aux chocs et absorber les charges mécaniques agissant sur le boîtier de batterie, par exemple lors d'un accident. Les exigences imposées au boîtier de batterie concernant la rigidité et la stabilité peuvent en majeure partie être assumées par la coquille de retenue. Étant donné que la coquille de retenue ne parvient pas en contact direct avec l'accumulateur d'énergie, le matériau de la coquille de retenue ne doit pas remplir d'exigences élevées concernant la résistance à la corrosion. [0017] Il est possible d'assembler la coquille de retenue à partir de plusieurs composants, par exemple de profiles de forme appropriée qui sont combinés avec des pièces coulées sous pression. [0018] Pour encore augmenter la stabilité de la coquille de retenue, la coquille de retenue peut présenter un renforcement en un matériau RTM (matériau de Resin Transfer Moulding). Le matériau RTM est de préférence renforcé par de longues fibres (par exemple par des fibres d'aramide, de carbone ou de verre) pour obtenir une résistance mécanique élevée et une viscosité augmentée. Le renforcement est en particulier prévu au fond de la coquille de retenue. [0019] Comme cela est classiquement connu, il est possible de réaliser dans la boîte une fixation pour l'accumulateur d'énergie électrique, par exemple un logement pour un vissage. Un tel logement peut facilement être conformé d'un seul tenant dans le matériau SMC de la boîte. [0020] Un dispositif de refroidissement comprenant une plaque métallique et des conduites d'agent réfrigérant est en outre de préférence prévu dans la boîte pour le refroidissement de l'accumulateur d'énergie électrique, la plaque métallique étant agencée entre l'accumulateur d'énergie électrique et les conduites d'agent réfrigérant, et les conduites d'agent réfrigérant étant guidées de manière étanche vers l'extérieur à travers une paroi de la boîte. Une plaque d'aluminium est de préférence utilisée en tant que plaque métallique pour obtenir une bonne conduction de chaleur entre le système de refroidissement et l'accumulateur d'énergie électrique. L'agent réfrigérant est avantageusement conduit uniquement dans les conduites d'agent réfrigérant, de sorte qu'aucun contact direct ne survient entre l'agent réfrigérant et la plaque métallique ou entre l'agent réfrigérant et l'accumulateur d'énergie électrique. Un contact direct entre les conduites d'agent réfrigérant et l'accumulateur d'énergie électrique peut également être évité. Les conduites d'agent réfrigérant sont aptes à être reliées à un circuit d'agent réfrigérant approprié dans le véhicule. [0021] L'invention se rapporte en outre à un véhicule comprenant un boîtier de batterie monté dans celui-ci tel que décrit ci-dessus, en particulier y compris un accumulateur d'énergie électrique inséré dans celui-ci. [0022] L'invention est décrite en détail dans ce qui suit à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence aux dessins annexes. Dans les dessins : [0023] [fig.1] La figure 1 montre une vue en coupe partielle schématique d'un boîtier de batterie selon l'invention avec un accumulateur d'énergie électrique inséré ; [0024] [fig.2] la figure 2 montre une représentation schématique en perspective d'une partie inférieure d'une boîte avant l'insertion dans une coquille dc retenue du boîtier de batterie de la figure 1 ; et [0025] [fig.3] la figure 3 montre la boîte et la coquille dc retenue du boîtier de batterie de la figure 1 avant l'insertion de la boîte dans la coquille dc retenue. [0026] Les figures montrent un boîtier de batterie 10 qui est en particulier apte à être monté dans un véhicule qui est au moins partiellement entraîné de manière électrique (non représenté). Dans le mode de réalisation montré ici, le boîtier de batterie 10 est composé d'une boîte 12 et d'une coquille de retenue 14 dans laquelle la boîte 12 est insérée. [0027] Un espace de logement 16 dans lequel un accumulateur d'énergie électrique 18 peut être inséré est réalisé dans la boîte 12. Pour la fixation de l'accumulateur d'énergie électrique 18 dans la boîte 12, il est prévu une fixation 20 qui n'est pas représentée en détail ici et qui est réalisée dans une paroi intérieure de l'espace de logement 16. [0028] La boîte 12 présente une partie supérieure 22 et une partie inférieure 24 qui sont aptes à être placées l'une sur l'autre le long d'une ligne de jonction 25 de manière à entièrement renfermer l'espace de logement 16. [0029] Par rapport à un sens de la hauteur H du boîtier de batterie 10, la partie inférieure 24 présente ici une hauteur inférieure à celle de la partie supérieure 22. [0030] Des parts respectives d'une structure de fixation 26 qui sont agencées dans la zone de la ligne de jonction 25 pat- rapport au sens de la hauteur H et qui font latéralement saillie de la partie supérieure 22 et de la partie inférieure 24 sont prévues tant sur la partie supérieure 22 que sur la partie inférieure 24. Plusieurs structures de fixation 26 de ce type sont de préférence prévues réparties sur la périphérie de la boîte 12. Dans l'exemple représenté ici, la structure de fixation 26 est composée de deux brides superposées 28 dans la partie supérieure 22 et dans la partie inférieure 24 qui présentent chacune un orifice de passage 30. Une vis séparée 32 est apte à être insérée dans les orifices de passage 30 alignées. [0031] La boîte 12 est sensiblement réalisée en un matériau plastique, ici un matériau SMC qui est en particulier renforcé par des fibres. En raison de cc choix du matériau, la boîte 12 est en soi sensiblement résistante à la corrosion et offre une très bonne protection pour l'accumulateur d'énergie 18 contre des influences de l'environnement. [0032] Dans cet exemple, une couche métallique, par exemple une feuille d'aluminium est agencée dans la partie supérieure 22 en tant que protection contre un rayonnement électromagnétique pour assurer la compatibilité électromagnétique. [0033] Le long de la ligne de jonction 25, la partie supérieure 22 et la partie inférieure 22 peuvent être collées ou soudées l'une à l'autre de manière permanente après l'insertion de l'accumulateur d'énergie électrique 18 en supplément ou en alternative à un joint agencé ici, de sorte que la partie inférieure 24 est entièrement étanchée par rapport à la partie supérieure 22. [0034] Un refroidissement (non représenté ici) pour l'accumulateur d'énergie électrique 18 est encore prévu dans la boîte 12. Celui-ci présente une plaque métallique, en particulier une plaque en aluminium, ainsi que des conduites de refroidissement qui sont agencées de telle sorte que la plaque d'aluminium se trouve entre l'accumulateur d'énergie électrique 18 et les conduites de refroidissement. Les conduites de refroidissement sont guidées hors de la boîte 12 par des passages appropriés étanches dans la paroi de la boîte 12 et peuvent être reliées de manière appropriée à un système de refroidissement dans le véhicule. [0035] La coquille de retenue 14 qui est insérée dans la boîte 12 est ici sensiblement réalisée en un métal, en particulier en aluminium. Dans cet exemple, des profils d'aluminium sont ici combinés avec des pièces coulées sous pression de telle sorte que la coquille de retenue 14 présente une stabilité aussi élevée que possible avec un poids aussi faible que possible. [0036] Un fond 34 de la coquille de retenue est ici encore renforcé par un renforcement 36 en un matériau RTM qui est par exemple inséré dans un logement approprié au fond 34 ou collé sur le fond 34. [0037] Un logement 38 est réalisé dans la coquille de retenue 14, lequel est adapté en ce qui concerne sa forme à un contour extérieur de la partie inférieure 24 de la boîte 12 de sorte que celle-ci est apte à être insérée avec la plus grande précision d'ajustage possible dans la coquille de retenue 14. [0038] Selon le sens de la hauteur H, un bord supérieur 40 de la coquille de retenue 14 qui définit aussi un bord supérieur du logement 38 se termine environ au niveau d'un bord 6 supérieur 42 de la partie inférieure 24. Il en résulte que la structure dc fixation 26 de la boîte 12 est agencée à proximité immédiate du bord supérieur 40 de la coquille de retenue 14. Un élément de fixation 46 respectif est réalisé au-dessous des structures de fixation 26 dans la coquille de retenue 14 et coopère avec la structure de fixation 26 respective, dc sorte que la boîte 12 est apte à être reliée de manière solidaire à la coquille de retenue 14 au moyen des structures de fixation 26. [0039] Dans cet exemple, l'élément de fixation 46 est formé par un logement réalisé dans la coquille de retenue 14 pour un écrou ou une douille taraudée ou pour un filet réalisé directement dans le matériau de la coquille de retenue 14 dans lequel la vis 32 est apte à s'engager. [0040] Pour le montage, l'accumulateur d'énergie électrique 18 est tout d'abord inséré dans l'espace de logement 16 dc la boîte 12 et est fixé dans l'espace de logement 16 au moyen de la fixation 20. [0041] La partie supérieure 22 est ensuite placée sur la partie inférieure 24 de la boîte, la boîte 12 étant entièrement étanchée le long de la ligne de jonction. [0042] La boîte 12 est insérée dans le logement 38 de la coquille de retenue 14 et est reliée de manière solidaire à la coquille de retenue 14 au moyen des structures de fixation 26 et des éléments de fixation 46. [0043] Le boîtier de batterie 10 avec l'accumulateur d'énergie électrique 18 inséré peut alors être installé à un endroit approprié dans le véhicule, les conduites de refroidissement étant reliées à un système de refroidissement du véhicule. 7