Brevet FR3089353A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE FIXATION D'UN CARTER DE BATTERIE RESISTANT AUX CHOCS [0001] La présente invention concerne un dispositif de fixation résistant aux chocs pour un système de climatisation pour une batterie d'un véhicule automobile. [0002] Plus précisément, ce dispositif de fixation comprend un carter hermétique entourant la batterie, et un système (l'attache sur une structure du véhicule de ce carter hermétique. [0003] Les véhicules automobiles ayant un moteur thermique comportent généralement une ou des batteries reliées au réseau de bord, appelées aussi batteries de servitude, pour alimenter les équipements de ces véhicules, notamment un démarreur d'un moteur thermique. D'autres véhicules, s'ils sont à propulsion électrique ou hybride, comportent une ou des batteries de traction (ou propulsion) reliées à un réseau de puissance pour alimenter les moteurs électriques de traction (ou de propulsion). [0004] On comprendra donc par batterie, dans tout le texte de cc document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique, la batterie de servitude étant considérée équivalente à au moins un module. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d'énergie électrique de cc au moins un module. Lorsqu'il y a plusieurs modifies, ils sont regroupés dans le carter hermétique et forment alors un bloc batterie, ce bloc batterie étant souvent désigné par l'expression anglaise « pack batteries », cc carter hermétique contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement. [0005] Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de cc document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb. [0006] La capacité et la puissance de ces batteries sont en constante augmentation, notamment grâce à la technologie lithium-ion « Li-ion ». Cependant, ce type de batteries pose des problèmes liés à la température de fonctionnement. [0007] En effet, les batteries au lithium-ion ont des performances limitées avec des tem- pératures négatives, et les températures élevées les dégradent rapidement. [0008] Pour améliorer leur fonctionnement à froid, on peut modifier les matériaux des électrodes, ou l'électrolyte, mais ces solutions peuvent dégrader certaines performances des batteries, notamment à chaud, ce qui réduit leur durée de vie. On peut aussi prévoir un nombre plus important de cellules en parallèle. Ces différentes solutions augmentent notablement les coûts des batteries. 2 [0009] Une autre solution consiste à réguler la température de ces batteries. On connaît par exemple, du document FR-A1-2987499 un système de climatisation pour une batterie de servitude d'un véhicule automobile, comprenant le carter hermétique prévu pour recevoir la batterie, ce réceptacle ayant à une première extrémité une introduction d'air, et à une deuxième extrémité une évacuation d'air. [0010] Cc système donne satisfaction, mais la batterie n'est plus directement fixée sur la structure du véhicule, le carter hermétique prenant cette nouvelle fonction. [0011] Pour réaliser le système d'attache de ce carter hermétique sur la structure du véhicule, il est connu de sangler cc carter hermétique, ou de l'encercler par un arceau métallique, l'un et l'autre comprenant des moyens de serrages. [0012] Par exemple, le document de brevet US-A1-4 098 366 divulgue un carter hermétique pour une batterie, cette batterie étant logée dans l'habitacle d'un véhicule. Bien que la problématique ici soit liée à l'échappement de vapeurs toxiques de la batterie que les occupants du véhicule ne doivent pas respirer, ce document présente néanmoins un carter hermétique fixé par une sangle comprenant une partie souple, une partie rigide, et un moyen de serrage de la sangle. [0013] Malheureusement, outre le fait qu'une sangle résiste mal aux chocs car elle présente une souplesse permettant un déplacement du carter hermétique, de tels systèmes d'attache sont complexes à mettre en oeuvre lors du montage de la batterie dans le véhicule : [0014] - les parties souples de la sangle font que le système d'attache se positionne mal, et imposent que le système d'attache ne soit pas présent lors du positionnement du carter hermétique dans le véhicule, [0015] - le moyen de serrage est encombrant alors que le carter hermétique mobilise déjà plus d'espace qu'une simple batterie sans carter, [0016] - même dans le cas où la sangle serait remplacée par un système d'attache en- tièrement rigide, ce système d'attache doit toujours être monté après la mise en place du carter hermétique et la batterie dans le véhicule, engendrant donc une opération de montage supplémentaire. [0017] Le but de l'invention est de remédier à au moins l'un de ces inconvénients, notamment en optimisant un tel système d'attache. [0018] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de fixation comprenant un carter hermétique présentant une face de dessous, un arceau, et une platine support recevant la face de dessous, l'arceau entourant le carter hermétique selon un plan en intersection avec la platine et dont chaque extrémité comprend un crochet se logeant à travers une encoche de la platine, ce dispositif étant tel que chacun des crochets s'étend parallèlement à la platine sur une première longueur prédéterminée, l'encoche ayant une deuxième longueur supérieure à la première longueur. 3 [0019] On comprendra dans tout le texte de cc document par dessous ou dessus, une position relative par rapport à la verticale. Le carter hermétique est donc posé sur la platine support. [0020] Ainsi cc dispositif permet par une simple translation du carter hermétique ou de l'arceau sur la platine, de solidariser le carter hermétique avec la platine. Le carter hermétique se trouve ainsi solidarisé à la platine en une seule opération par l'arceau. [0021] Un procédé de montage pour ce dispositif comprend par exemple une première étape d'assemblage de l'arceau sur le carter hermétique, puis unc deuxième étape posant le carter avec l'arceau sur la platine, les crochets traversant les encoches, puis unc troisième étape de translation du carter avec l'arceau, ou l'arceau seul, faisant passer les crochets sous la platine, jusqu'à cc que l'arceau soit en butée contre la platine. [0022] En outre, l'arceau ne nécessitant pas de moyen de serrage grâce aux deux crochets pris sous la platine, il est peu encombrant. [0023] Selon un mode de réalisation de l'invention, le carter hermétique présente une partie supérieure, et l'arceau précontraint le carter hermétique sur la platine en prenant appui d'une part sur la partie supérieure, et d'autre part sous la platine. [0024] Ainsi l'arceau empêche tout mouvement vertical du carter hermétique, même en cas de choc. Par exemple, lorsque ce carter hermétique est embarqué dans un véhicule, la platine support étant un élément de structure du véhicule, même en cas d'accident le carter hermétique et ce qu'il contient ne pourront pas « décoller » de la platine et donc de la structure du véhicule. [0025] Un autre avantage est que la précontrainte réduit, voire élimine les bruits parasites de l'arceau contre la platine ou le carter hermétique car la précontrainte élimine les jeux potentiels entre ces pièces. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arceau est suffisamment rigide pour être manipulé sans déformation. [0027] Cet arceau est par exemple une barre métallique pliée en une seule pièce. [0028] En variante de réalisation, cet arceau est un fil métallique cintré en une seule pièce. [0029] Ainsi, l'élasticité du métal très inférieure à celle d'une sangle permet l'immobilisation du carter hermétique même en cas de choc. En outre, les contraintes mécaniques dues à ce choc sont reprises essentiellement par l'arceau, permettant de dimensionner la résistance mécanique du carter hermétique au juste nécessaire. [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, le carter hermétique comprend un épaulement en contact avec l'arceau, agencé pour empêcher les crochets de sortir des encoches. [0031] Ainsi, l'épaulement permet à la fois de pousser l'arceau lorsque l'opérateur translate le carter hermétique, et a une fonction de butée empêchant les crochets de sortir des encoches une fois le carter immobilisé en translation. [0032] Selon une variante de réalisation, le carter hermétique comprend une gorge logeant l'arceau, pour empêcher les crochets de sortir des encoches. [0033] Un avantage de cette variante est que l'arceau peut facilement être immobilisé sur le carter, formant un sous-ensemble facilement manipulable pour l'opérateur de montage. [0034] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une batterie, le carter hermétique comprend un bac contenant la face de dessous et recevant la batterie, ce bac étant fermé par un couvercle, le carter hermétique formant une lame d'air autour de la batterie et comprenant une entrée d'air extérieur débouchant dans la lame d'air et une sortie d'air de la lame d'air débouchant vers l'extérieur du carter hermétique. [0035] Ainsi, ce carter permet un refroidissement ou un réchauffement de la batterie selon que l'air entrante est refroidie ou réchauffée. [0036] L'arceau a en outre la fonction de participer à la sol idarisation du couvercle avec le bac. [0037] Selon un mode de réalisation de l'invention, les crochets s'étendent parallèlement selon un sens de montage du carter hermétique sur la platine, les encoches étant orientées selon ce même sens de montage. [0038] Ainsi un unique mouvement de translation du carter par l'opérateur de montage permet de bloquer le carter sur la platine. [0039] Selon un mode de réalisation, ce dispositif comprend un dispositif de blocage en translation, le carter hermétique comprend une face d'extrémité opposée au sens de montage, le dispositif de blocage en translation prenant appui sur cette face d'extrémité et sur la platine. [0040] Ainsi le carter hermétique est également bloqué selon une direction longitudinale. [0041] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des exemples de réalisation non limitatifs qui vont suivre, faite en référence aux figures 1 à 4 annexées, qui représentent : [0042] [fig.1] représente un schéma d'un exemple d'application d'un carter hermétique selon l'invention. [0043] [fig.2] représente une vue en perspective d'un exemple du dispositif de fixation selon l'invention. [0044] [fig.3] représente une vue en perspective détaillée d'un crochet selon l'invention. [0045] [fig.4] représente une vue en perspective d'ensemble du dispositif de fixation selon l'invention, intégré dans un compartiment moteur d'un véhicule automobile. [0046] L'ensemble représenté sur la figure 1 comporte un système de climatisation pour une batterie 1, intégrant un dispositif de fixation selon l'invention. Cette figure 1 divulgue la batterie 1 et un carter hermétique 2 contenant la batterie tout en formant une lame d'air 3 autour de la batterie. Ce carter hermétique 2 est étanche à l'air. La lame d'air 3 est un espace préservé entre la batterie 1 et une paroi intérieure du carter 2. Cet espace est avantageusement d'une épaisseur de 10 mm, mais selon l'espace disponible autour du carter hermétique 2, il peut être réduit jusqu'à 5mm ou au contraire agrandi jusqu'à 50mm. Plus précisément, la batterie 1 est conforme à la définition générale qui a déjà été précédemment explicitée. Cette batterie 1 correspond dans l'exemple non limitatif de la figure 1 à une batterie parallélépipédique à cellules électrochimiques de type lithium-ion en remplacement d'une batterie de servitude au plomb. La lame d'air 3 est alors l'espace préservé entre au moins trois faces de la batterie 1 et la paroi intérieure du carter 2. [0047] Toujours pour cet exemple de la figure 1, ce carter hermétique 2 comprend, à travers une même première de ses extrémités 4, une entrée d'air extérieur 5 débouchant dans la lame d'air 3 et une sortie d'air 6 de la lame d'air 3 débouchant vers l'extérieur du carter 2. L'entrée d'air 5 est fluidiquement reliée par une conduite 16 à une source d'air froid, non représentée, par exemple venant d'une climatisation d'habitacle de véhicule ou tout simplement l'air extérieur (ambiant) au véhicule. Une cloison interne 7 au carter 2 s'étend de la première extrémité 4 à une seconde extrémité 8 opposée du carter 2 à travers la lame d'air 3 en la séparant en deux volumes d'air 9,10. L'entrée d'air 5 débouche dans l'un des volumes d'air 9, et la sortie d'air 6 s'ouvre sur l'autre volume d'air 10, la cloison 7 étant dotée d'un passage d'air 11 entre les deux volumes d'air 9, 10, à l'opposé de la première extrémité. Il est bien entendu qu'il peut y avoir plusieurs cloisons 7 comme il peut y avoir plus de deux volumes d'air, mais dans l'exemple illustré de la figure 2, il n'y a qu'une seule cloison 7, plane, qui coupe la lame d'air 3 en cieux volumes 9, 10, l'air, l'un des volumes 9 communiquant avec l'autre volume 10 par le passage d'air 11. Cette cloison 7 n'est pas obligatoirement plane, sa forme étant fonction de l'architecture de la batterie 1 et du carter hermétique 2. [0048] On notera que dans la figure 1, la batterie 1 est représentée en pointillés, pour mieux montrer la cloison 7 et le passage d'air 11. Dans Cette section longitudinale de la figure 1, les sections de coupe de la cloison 7 sont hachurées, mais le carter hermétique 2 étant simplement schématisé, il est simplement représenté par un trait tout comme les autres éléments. [0049] L'exemple de la figure 1 illustre en outre le carter 2 comprenant un bac 12 pour recevoir la batterie 1, et un couvercle 13 de fermeture du bac 12, la cloison 7 étant positionnée entre le couvercle 13 et le bac 12. Outre la séparation de la lame d'air 3 en deux volumes d'air 9,10, la cloison 7 a une fonction d'étanchéité entre le bac 12 et le couvercle 13, permettant de maintenir l'étanchéité du carter 2. [0050] Dans une variante de réalisation, l'entrée d'air 5 comprend le ventilateur 15 qui aspire l'air extérieur du carter 2 vers la lame d'air 3, ce ventilateur 15 étant doté d'une résistance chauffante électrique pilotée. Dans ce cas, le ventilateur 15 n'a pas à 6 inverser sa rotation, il suffit d'activer ou non sa résistance chauffante pour respectivement chauffer ou refroidir la batterie 1. [0051] Cc carter hermétique 2 présente une face de dessous 14, la première de ses extrémités 4 et une partie supérieure 17 représentée par le dessus du couvercle 13. Cc carter 2 est sensiblement de forme parallélépipédique, par exemple lorsque la batterie 1 est une batterie de servitude traditionnellement parallélépipédique également. La partie supérieur 17 comprend une gorge 18, cette gorge 18 étant circonférentielle au carter 2. [0052] Cc système de climatisation est avantageusement intégré dans un véhicule de type automobile, la batterie 1 étant une batterie de servitude ou un pack batteries pour des véhicules à propulsion électrique ou hybride. Cc véhicule comprend une climatisation d'habitacle et un collecteur d'air extérieur, et l'entrée d'air 5 est reliée à ce collecteur d'air extérieur, et/ou à un air frais de la climatisation via la conduite 16. [0053] La figure 2 divulgue le dispositif de fixation selon l'invention. Cette figure montre le carter hermétique 2, par exemple tel que décrit en figure 1. Ce carter 2 présente la face de dessous 14 (non visible sur cette figure), un arceau 19, et une platine support 20 horizontale recevant la face de dessous 14, l'arceau 19 entourant le carter hermétique 2 selon un plan en intersection avec la platine 20 et dont chaque extrémité comprend un crochet 21 se logeant à travers unc encoche 22 de la platine 20. Chacun des crochets 21 s'étend parallèlement à la platine 20 sur une première longueur Ll prédéterminée, l'encoche 22 ayant une deuxième longueur L2 supérieure à la première longueur Ll . [0054] L'arceau précontraint le carter hermétique 2 sur la platine 20 en prenant appui d'une part sur la partie supérieure 17 du carter hermétique 20, et d'autre part sous la platine 20 par l'intermédiaire des crochets 21. [0055] L'arceau 19 est suffisamment rigide pour être manipulé sans déformation par un opérateur de montage. L'arceau 19 est par exemple une barre métallique pliée en une seule pièce. La barre métallique est par exemple un méplat, ou une tôle suffisamment épaisse pour garder la forme donnée par les pliages, par exemple une épaisseur de 0,6 à lnuri. Mais comme l'illustre la figure 2, cette barre peut être un fil métallique cintré en une seule pièce. Ce fil, en acier, a par exemple un diamètre minimal de 4 mm, ce diamètre étant à adapter aux contraintes prévues en cas de choc. [0056] Le carter hermétique comprend un épaulement 18 en contact avec l'arceau 19, agencé pour empêcher les crochets 21 de sortir des encoches 22. Cet épaulement 18 est en fait double sur la figure 2 (et figure 1 également) et forme ainsi la gorge 18 dans laquelle l'arceau 19 est inséré. [0057] Pour empêcher les crochets 21 de sortir des encoches 22, il n'est pas nécessaire que la gorge 18 soit circonférentielle au carter hermétique 2 en continue. En effet, plus la gorge 18 est proche des crochets 21, plus ces crochets 21 seront bloqués par la gorge 18. Ainsi, une variante de l'invention comprend cette gorge 18 en plusieurs segments, 7 dont au moins un à proximité de chacun des crochets 21, par exemple sur le bac 12, notamment en partie basse du bac 12. Cet épaulement ou gorge 18 s'apparentent alors à une simple butée. [0058] La figure 2 divulgue également une protrusion 25 issue de la face de dessous 14 et qui traverse une ouverture 26 de la platine 20. Cette protrusion 25 a une forme de crochet orientée dans le même sens que les crochets 21 de l'arceau 19, et l'ouverture 26 est suffisante pour le passage de la totalité de la protrusion 25 à travers la platine 20 selon un sens vertical. Cette protrusion 25 permet ainsi de positionner le carter hermétique 2 sur la platine 20, et moyennant un déplacement en translation du carter 2 cette protrusion assurera aussi un plaquage du carter 2 sur la platine 20, le crochet de la protubérance s'étendant alors sous la platine 20. [0059] La figure 3 montre en détail les crochets 21. Ces crochets 21 s'étendent parallèlement selon un sens de montage S1 (représenté par une flèche sur la figure) du carter hermétique 2 sur la platine 20, les encoches 22 étant orientées selon ce même sens de montage Si. [0060] L'orientation de l'encoche 22 doit se comprendre, dans tout le texte de ce document, par rapport à la deuxième longueur L2 qui forme ici un axe de l'encoche 22. [0061] Cette encoche 22 prend ici la forme d'un trou oblong traversant la platine 20, mais pourrait tout aussi bien être un enfoncement oblong dont l'une des extrémités est percée par un trou pour le passage du crochet 21. Une autre variante consisterait en ce que l'encoche 22 soit tout simplement un trou cylindrique traversant la platine 20. [0062] La largeur L3 de l'encoche 22, qui est sa dimension selon une direction orthogonale à l'axe de l'encoche 22, est ici égale ou supérieur à l'épaisseur de l'arceau 19. Cette épaisseur est par exemple le diamètre du fil ou l'épaisseur de la ban-e selon le type d'arceau 19 retenu. Cette largeur L3 est préférentiellement supérieure à l'épaisseur de l'arceau 19 de 0,5 à 3 mm, de sorte que l'arceau 19 ne puisse pas s'écarter de l'épaulement ou gorge 18, garantissant ainsi que le crochet 21 ne sorte pas de l'encoche. [0063] En variante, la gorge 18 peut être agencée pour pincer et retenir l'arceau 19 au fond de la gorge 18. Ce pincement peut être obtenu par une élasticité de forme de la gorge 18 et est par exemple utile lorsque l'encoche 22 est un trou cylindrique traversant la platine 20 puisque dans ce cas, la deuxième longueur L2 est égale à la largeur L3, autorisant ainsi l'arceau 19 à s'écarter du carter hermétique 2 sans la présence de ce pincement. [0064] La première longueur LI est prise en faisant une projection du crochet 21 selon une direction orthogonale à la platine 20. La deuxième longueur L2 est prise en faisant une projection de l'encoche 22 selon cette même direction, et de même pour la largeur L3. [0065] Un procédé de montage pour ce dispositif comprend par exemple : 8 [0066] - une première étape d'assemblage de l'arceau 19 sur le carter hermétique 2. Cette première étape est par exemple juste un positionnement de l'arceau 19, ou un positionnement puis un pincement de l'arceau 19 dans la gorge 18. [0067] - une deuxième étape posant le carter 2 avec l'arceau 19 sur la platine 20, les crochets 21 traversant les encoches22. La figue 3 illustre les crochets 21 dans une position correspondant à la fin de cette deuxième étape. [0068] - une troisième étape de translation du carter 2 avec l'arceau 19, ou l'arceau 19 seul, faisant passer les crochets 21 sous la platine 20, jusqu'à ce que l'arceau 19 soit en butée contre la platine 20. Cette translation s'effectue selon le sens de montage S1 précédemment décrit. La figure 4 qui va suivre, montre l'arceau 19 dans une position correspondant à la fin de cette troisième étape. [0069] La figure 4 illustre le dispositif dans une position finale de montage, dans son envi- ronnement. L'arceau 19 est en butée contre la platine 20 après avoir été translaté selon le sens de montage Si. Les crochets 21 sont donc en prise avec la platine 20 et le carter hermétique 2 est ainsi plaqué contre la platine 20. [0070] La platine 20 est dans cet exemple un élément d'une structure de véhicule, en l'espèce la caisse d'un véhicule automobile, dans le compartiment d'un moteur (non représenté). L'entrée d'air 5 est fluidiquement reliée par la conduite 16 à un auvent du véhicule, apportant l'air frai extérieur (ambiant) dans la lame d'air 3. [0071] La figure 4 divulgue en outre un dispositif de blocage en translation 23, empêchant le carter 2 de revenir dans le sens opposé au sens de montage SI. Le carter hermétique 2 comprend une face d'extrémité 24 opposée au sens de montage Si, le dispositif de blocage en translation 23 prenant appui sur cette face d'extrémité 24 tout en se vissant dans la platine 20. Ce blocage en translation 23 est par exemple une cale se vissant sur la platine 20, et recouvrant un talon en partie basse de la face d'extrémité 24. On peut aussi envisager d'autres dispositifs de blocage en translation 23, comme par exemple un clip en tôle formé par découpe partielle de la platine 20. [0072] On notera que dans l'exemple de la figure 4, la conduite 16 est reliée à la partie su- périeure 17 et non pas à la première extrémité 4 comme cela et décrit dans la figure 1. La figure 4 est une variante de la figure 1. [0073] On notera également que la face d'extrémité 24 et la seconde extrémité 8 opposée n'ont pas la même définition. La face d'extrémité 24 est définie par rapport au sens de montage Si, alors que la seconde extrémité 8 opposée n'a de sens que sur la figure 1 et est définie par rapport à la sortie et l'entrée d'air. Le sens de montage n'étant pas représenté sur la figure 1, on ne peut pas y repérer la face d'extrémité 24. [0074] Le procédé de montage pour ce dispositif comprend donc une quatrième étape pour la mise en place du dispositif de blocage 23. 9