Brevet FR3095379A1 — publié le 20201030

Description Titre de l'invention : BATTERIE A UNITE DE CONTRÔLE INTEGREE DANS UNE POUTRE STRUCTURANTE [0001] La présente invention porte sur une batterie à unité de contrôle intégrée dans une poutre structurante. [0002] De façon connue en soi, une batterie est destinée à être disposée à l'extérieur d'un habitacle d'un véhicule automobile. La batterie est généralement disposée sous un plancher du véhicule automobile. [0003] Comme on peut le voir sur la figure 1, la batterie 1 comporte une pluralité de modifies de stockage 2 d'énergie électrique permettant d'alimenter en énergie électrique un moteur électrique du véhicule qui pourra être de type électrique ou de type hybride, c'est-à-dire un véhicule comportant un moteur thermique en plus du moteur électrique. [0004] Des unités de contrôle 3 dites "CMC" pour "Cell Monitoring Control" en anglais sont aptes à transmettre des informations (température, niveau de charge, etc...) relatives à un état de fonctionnement d'un ou plusieurs modules de stockage 2 d'énergie électrique. Ces informations sont destinées à être envoyées à une unité de commande générale 4 de la batterie I via un faisceau électrique principal. [0005] Ces unités de contrôle 3 peuvent être intégrées à des modifies 2 ou extériorisées par rapport aux modules 2 pour des raisons économiques. [0006] Dans le cas où elles sont extériorisées, ces unités de contrôle 3 font perdre de l'espace utile pour l'implantation des modules de stockage 2 d'énergie électrique suivant und direction longitudinale et/ou une direction transversale et/ou une hauteur du véhicule. En outre, lorsque les unités de contrôle 3 sont disposées sur les côtés du véhicule automobile comme cela est le cas dans la configuration représentée, elles se trouvent dans une zone à risque en cas de choc latéral, dit "choc poteau" dans le cadre des certifications du véhicule. [0007] Il existe donc le besoin de pouvoir disposer les unités de contrôle dans une zone du véhicule automobile limitant la perte d'espace et garantissant leur protection contre les chocs. [0008] L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant une batterie comportant: - une pluralité de modules de stockage d'énergie électrique, - au moins une unité de contrôle apte à transmettre des informations relatives à un état de fonctionnement d'au moins un module de stockage d'énergie électrique, et - au moins une poutre structurante, 2 - l'unité de contrôle étant disposée à l'intérieur d'un logement ménagé dans la poutre structurante. [0009] L'invention permet ainsi de limiter l'encombrement de l'unité de contrôle afin d'améliorer un rendement volumique de la batterie. En outre, des parois de la poutre structurante permettent de protéger l'unité de contrôle des chocs externes. L'invention permet également de faciliter le montage des unités de contrôle qui sont aisément accessibles pour leur raccordement à un faisceau électrique du véhicule automobile. [0010] Selon une réalisation, la poutre structurante comporte un corps creux multi- chambres. [0011] Selon une réalisation, le logement de l'unité de contrôle comporte au moins une chambre du corps creux de la poutre structurante, la chambre comportant une ouverture agencée de sorte à permettre une insertion de l'unité de contrôle à l'intérieur de ladite chambre, ainsi que son retrait. [0012] Selon une réalisation, deux chambres à volume fermé sont disposées de part et d'autre de l'unité de contrôle. [0013] Selon une réalisation, au moins un connecteur de l'unité de contrôle destiné à être relié à un faisceau électrique est disposé en vis-à-vis de l'ouverture. [0014] Selon une réalisation, l'unité de contrôle est maintenue à l'intérieur du logement au moyen d'un dispositif de fixation. [0015] Selon une réalisation, le dispositif de fixation est un dispositif de fixation par en- cliquetage. [0016] Selon une réalisation, la poutre structurante comporte une entretoise de fixation tra- versante pour le passage d'un organe de fixation permettant de fixer la poutre structurante sur un élément structurel du véhicule automobile. [0017] L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une batterie telle que précédemment définie. [0018] Selon une réalisation, la poutre structurante est fixée sur une traverse de fixation de sièges du véhicule automobile. [0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0020] [fig.1] La figure 1, déjà décrite, est une vue en perspective d'une batterie selon l'état de la technique; [0021] [fig.2] La figure 2 est une vue en perspective d'une batterie selon la présente invention; [0022] [fig.3] La figure 3 est une vue de dessus montrant le logement destiné à recevoir une unité de contrôle d'un ou plusieurs modules de stockage d'énergie électrique; [0023] [fig.4a] La figure 4a est une vue en coupe transversale d'une poutre structurante dans 3 une zone non usinée; [0024] [fig.4h] La figure 4h est une vue en coupe transversale d'une poutre structurante dans une zone usinée pour l'intégration d'une unité de contrôle; [0025] [fig.5] La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une poutre structurante illustrant le maintien d'une unité de contrôle dans son logement au moyen d'un dispositif de fixation par encliquetage. [0026] Sur les figures 2 et suivantes, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0027] Dans la description qui suit, une direction longitudinale est une direction allant de l'arrière vers l'avant du véhicule et correspondant à une direction d'allongement longitudinale du véhicule. Une direction transversale, parallèle à un train du véhicule automobile, est une direction perpendiculaire à la direction longitudinale et se situe dans un plan horizontal. [0028] La figure 2 montre une batterie 10 destinée à être disposée à l'extérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile. La batterie 10 pourra être disposée notamment sous un plancher du véhicule automobile. La batterie 10 pourra être fixée sur des longerons ou des brancards de la caisse du véhicule automobile. [0029] La batterie 10 comporte une pluralité de modules de stockage 11 d'énergie électrique, par exemple de type lithium-ion. [0030] Des unités de contrôle 12 sont aptes à transmettre des informations (température, niveau de charge, etc...) relatives à un état de fonctionnement d'un ou plusieurs modules de stockage 11. Ces informations sont destinées à être envoyées à une unité de commande générale de la batterie 10 (cf. élément référencé 4 sur la figure 1) via un faisceau électrique principal. A cet effet, chaque unité de contrôle 12 est connectée d'une part à un module de stockage 11 via un premier connecteur 14.1 et d'autre part à l'unité de commande générale via un deuxième connecteur 14.2 relié à un faisceau électrique issu du faisceau principal. [0031] Les modules de stockage 11 sont également connectés à un bus de puissance afin de pouvoir faire circuler une puissance électrique des modules de stockage 11 d'énergie vers une machine électrique de traction et inversement de la machine électrique vers les modules de stockage 11 lorsque la machine électrique fonctionne dans un mode générateur. [0032] Afin de rigidifier l'ensemble, des poutres structurantes 15 présentent une longueur s'étendant suivant la direction transversale du véhicule. Une poutre 15 est disposée entre des modules de stockage 11 adjacents. En variante, dans le cas où l'on modifie l'orientation des modules de stockage 11, les poutres structurantes 15 pourront présenter une longueur s'étendant suivant la direction longitudinale du véhicule. Les poutres structurantes 15 sont réalisées de préférence en aluminium extrudé afin de limiter le poids de l'ensemble. En variante, les poutres structurantes 15 pourront être réalisées dans un autre matériau métallique ou dans un matériau composite. Les poutres structurantes 15 pourront appartenir à un bac de batterie. [0033] Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, une unité de contrôle 12 est disposée à l'intérieur d'un logement 16 ménagé dans une poutre structurante 15. [0034] Plus précisément, une poutre structurante 15 comporte un corps creux 17 muid- chambres, tel que montré sur les figures 4a et 4h. Le logement 16 de l'unité de contrôle 12 est constitué par au moins une chambre 19 du corps creux 17. La chambre 19 comporte une ouverture agencée de sorte à permettre l'insertion de l'unité de contrôle 12 à l'intérieur de ladite chambre 19, ainsi que le retrait de l'unité de contrôle 12 pour la maintenance notamment. [0035] Dans l'exemple représenté sur les figures 4a et 4h, le corps creux 17 comporte sept chambres 19. En variante, le corps creux 17 pourra bien entendu comporter un nombre différent de chambres 19. Le corps creux 17 comporte quatre parois horizontales 21.1, 21.2, 21.3, 21.4. Les deux parois supérieures 21.1 et 21.2 sont usinées localement, de sorte que l'unité de contrôle 12 est disposée à l'intérieur d'un logement 16 constitué par deux chambres 19 de la poutre structurante 15, comme on peut le voir sur les figures 4h et 5. Les ouvertures des deux parois 21.1, 21.2 sont réalisées en coïncidence verticale, c'est-à-dire que les bords de l'ouverture réalisée dans la paroi 21.1 coïncident avec les bords de l'ouverture réalisée dans la paroi 21.2. Le nombre de chambres 19 nécessaires à la réception de l'unité de contrôle 12 pourra bien entendu être adapté en fonction de la taille de l'unité de contrôle 12 et de la taille des chambres 19. [0036] De préférence, deux chambres 19 à volume fermé sont disposées de part et d'autre de l'unité de contrôle 12. Les chambres 19 disposées de part et d'autre de l'unité de contrôle 12 présentent chacune, en vue en coupe, leurs quatre coins afin que la poutre structurante 15 conserve une rigidité suffisante lui permettant de supporter les efforts de choc et de torsion requis en cas d'accident. [0037] Comme cela est illustré par la figure 5, une unité de contrôle 12 est maintenue à l'intérieur du logement 16 au moyen d'un dispositif de fixation 22 qui prend avantageusement la forme d'un dispositif d'encliquetage. A cet effet, le dispositif d'encliquetage 22 comporte des ailettes 24 élastiquement défonnables munies chacune d'une portion destinée à venir en appui contre un bord d'une paroi horizontale de la poutre structurante 15 lorsque l'unité de contrôle 12 est disposée à l'intérieur de son logement 16. [0038] Comme cela est visible sur les figures 4b et 5, les connecteurs 14.1, 14.2 de l'unité de contrôle 12 destinés à être reliés chacun à un faisceau électrique 26 sont disposés en vis-à-vis de l'ouverture. [0039] Avantageusement, une poutre structurante 15 comporte au moins une entretoise de fixation 25 traversante pour le passage d'un organe de fixation, tel qu'une vis, permettant de fixer la poutre structurante 15 sur un élément structurel du véhicule automobile. La poutre structurante 15 est avantageusement fixée sur une traverse de fixation de sièges du véhicule automobile. Une telle configuration permet de rigidifier la traverse de fixation des sièges. [0040] L'invention permet ainsi de limiter l'encombrement de l'unité de contrôle 12 afin d'améliorer un rendement volumique de la batterie. En outre, des parois de la poutre structurante 15 permettent de protéger l'unité de contrôle 12 des chocs externes. L'invention permet également de faciliter le montage des unités de contrôle 12 qui sont aisément accessibles pour leur raccordement à un faisceau électrique du véhicule automobile. [0041] L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant une batterie telle que précédemment définie. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] REVENDICATIONSBatterie (10) comportant: - une pluralité de modules de stockage (11) d'énergie électrique, - au moins une unité de contrôle (12) apte à transmettre des informations relatives à un état de fonctionnement d'au moins un module dc stockage (11) d'énergie électrique, et - au moins une poutre structurante (15), caractérisée en ce que l'unité dc contrôle (12) est disposée à l'intérieur d'un logement (16) ménagé dans la poutre structurante (15). Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poutre structurante (15) comporte un corps creux (17) multi-chambres. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le logement (16) de l'unité de contrôle (12) comporte au moins une chambre (19) du corps creux (17) de la poutre structurante (15), la chambre (19) comportant une ouverture agencée de sorte à permettre une insertion de l'unité de contrôle (12) à l'intérieur de ladite chambre, ainsi que son retrait. Batterie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que deux chambres (19) à volume fermé sont disposées de part et d'autre de l'unité de contrôle (12). Batterie selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins un connecteur (14.1, 14.2) de l'unité de contrôle (12) destiné à être relié à un faisceau électrique est disposé en vis-à-vis de l'ouverture. Batterie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'unité de contrôle (12) est maintenue à l'intérieur du logement (16) au moyen d'un dispositif de fixation (22). Batterie selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de fixation (22) est un dispositif de fixation par encliquetage. Batterie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la poutre structurante (15) comporte une entretoise de fixation (25) traversante pour le passage d'un organe de fixation permettant de fixer la poutre structurante (15) sur un élément structurel d'un véhicule automobile. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une batterie (10) telle que définie selon l'une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que la poutre structurante (15) est fixée sur une traverse de fixation de sièges du véhicule automobile. 7