Brevet FR3123265A1 — publié le 20221202

L'invention porte sur un véhicule, notamment un véhicule automobile, comportant: - des réservoirs de gaz (12), tels que des réservoirs à hydrogène, - un bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12), et - des organes d'un circuit de gaz à haute pression, - au moins une capsule de protection (27.1-27.5) comportant un logement de réception d'au moins une portion d'au moins un organe du circuit de gaz haute pression de façon à recouvrir au moins en partie ledit organe pour en assurer sa protection lors d'un choc, - une ossature tubulaire (28) étant liée mécaniquement au bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12), ladite ossature tubulaire (28) assurant un support de la capsule de protection (27.1-27.5). Figure 5 VEHICULE MUNI DE CAPSULES DE PROTECTION POUR DES ORGANES D'UN CIRCUIT DE GAZ L'invention concerne de manière générale le domaine des véhicules ayant comme carburant un gaz tel que l'hydrogène, et notamment les véhicules électriques à pile à combustible. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un véhicule, notamment un véhicule automobile, muni de capsules de protection pour des organes d'un circuit de gaz. Les réservoirs d'hydrogène embarqués dans les véhicules sont le plus souvent des bouteilles de forme cylindrique. Dans une bouteille, l'hydrogène est stocké sous forme gazeuse à haute pression, typiquement à une pression de 700 à 800 bars. Cette technologie permet de stocker suffisamment d'hydrogène pour octroyer une autonomie de 500km à 600km à une voiture automobile équipée d'une pile à combustible. De manière générale, l'utilisation de l'hydrogène comme carburant dans un véhicule pose un problème de sécurité lié au risque de fuites et d'explosion qui peuvent survenir en cas de chocs ou d'incendies. Ainsi, les réservoirs d'hydrogène embarqués dans les véhicules font l'objet de normes qui traitent notamment de leur durée de vie, de l'étanchéité, de la protection contre les chocs et d'autres aspects liés à la sécurité. La protection contre les chocs demande une attention particulière compte-tenu des conséquences possibles. L'implantation des réservoirs d'hydrogène dans une zone centrale du véhicule favorise la présence de zones de déformation capables d'absorber une partie de l'énergie du choc. Le montage des réservoirs d'hydrogène sous la caisse du véhicule est une solution intéressante et permet de conserver des volumes de confort dans le coffre à bagages et l'habitacle. Le montage sous caisse offre une plus grande disponibilité de place qui facilite une meilleure optimisation de l'implantation par rapport aux différentes contraintes. De plus, en cas de surpression dans les réservoirs d'hydrogène, l'implantation sous la caisse facilite une échappée et une diffusion rapide du gaz dans l'air libre, réduisant ainsi le risque de déflagration. Par ailleurs, pour satisfaire aux besoins de standardisation dans l'industrie automobile, il est souhaitable que la solution de montage des réservoirs de gaz puisse s'intégrer aisément dans une plateforme de véhicule existante. Il peut ainsi être avantageux de réutiliser un bac de batterie de stockage d'énergie électrique pour la réception des réservoirs de gaz. Comme cela est illustré sur la , un tel bac de batterie 1 comporte un cadre 2 formé notamment par une pluralité de longerons 3 et des flasques latéraux 4. Les réservoirs de gaz 5 disposés à l'intérieur du bac 1 s'étendent suivant une direction longitudinale du véhicule. Le bac 1 comporte également des traverses de renfort 6 qui permettent de répartir un effort de choc latéral. Comme on peut le voir sur la , en cas de choc frontal, on observe un recul et un léger basculement du berceau 7 du train avant 8 du véhicule suivant la flèche F. Cela engendre un risque d'impact du berceau 7 avec des organes 9 d'un circuit de gaz haute pression pouvant alors être endommagés à cause du choc. L’invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un véhicule, notamment un véhicule automobile, comportant: - des réservoirs de gaz, tels que des réservoirs à hydrogène, - un bac de réception des réservoirs de gaz, et - des organes d'un circuit de gaz à haute pression, - au moins une capsule de protection comportant un logement de réception d'au moins une portion d'au moins un organe du circuit de gaz haute pression de façon à recouvrir au moins en partie ledit organe pour en assurer sa protection lors d'un choc, - une ossature tubulaire étant liée mécaniquement au bac de réception des réservoirs de gaz, ladite ossature tubulaire assurant un support de la capsule de protection. L'invention permet ainsi d'éviter un risque d'endommagement des organes du circuit haute pression lors d'un choc frontal du véhicule. La ou les capsules de protection ainsi que l'ossature tubulaire sont des éléments rapportés lors du montage du véhicule, ce qui permet de réutiliser un bac de batterie existant ainsi qu'une plateforme existante pour convertir à moindre coût un véhicule électrique en un véhicule à pile à combustible. Selon une réalisation de l'invention, la capsule de protection comporte une coque externe réalisée dans un matériau rigide et une portion interne réalisée dans un matériau souple. Selon une réalisation de l'invention, la coque externe est réalisée dans un matériau plastique de type polypropylène ou un matériau composite. Selon une réalisation de l'invention, la portion interne est réalisée dans un matériau en mousse, tel qu'une mousse polypropylène ayant une densité comprise entre 60g/L et 80g/L. Selon une réalisation de l'invention, l'ossature tubulaire est disposée en partie haute du bac de réception des réservoirs de gaz. Selon une réalisation de l'invention, la capsule de protection comporte des ergots destinés à coopérer avec des trous ménagés dans l'ossature tubulaire. Selon une réalisation de l'invention, ledit véhicule comporte au moins une capsule de protection avant ayant un axe s'étendant parallèlement ou de façon confondue avec une direction d'extension longitudinale du bac de réception des réservoirs de gaz. Selon une réalisation de l'invention, ledit véhicule comporte au moins une capsule de protection latérale ayant un axe s'étendant perpendiculairement à une direction d'extension longitudinale du bac de réception des réservoirs de gaz. Selon une réalisation de l'invention, les organes du circuit de gaz sont constitués par au moins une vanne de sécurité et de vidange, un mélangeur, et une rampe à injection. Selon une réalisation de l'invention, ledit véhicule comporte un plancher ayant une direction d'extension longitudinale, les réservoirs de gaz s'étendant longitudinalement suivant une direction parallèle à la direction d'extension longitudinale du plancher. 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. La , déjà décrite, est une vue d'un bac de réception de réservoirs de gaz situé du côté d'un berceau d'un train avant d'un véhicule automobile; La , déjà décrite, illustre le recul du berceau de train avant lors d'un choc susceptible de détériorer les organes d'un circuit de gaz haute pression; La est une vue en perspective de dessous d'un véhicule automobile selon l'invention intégrant un bac de réception de réservoirs de gaz; La est une vue en perspective partielle d'un bac de réception de réservoirs de gaz sans capsule de protection; La est une vue en perspective partielle d'un bac de réception de réservoirs de gaz avec capsules de protection selon l'invention recouvrant des organes d'un circuit de gaz haute pression; La est une vue de dessus partielle d'un bac de réception de réservoirs de gaz avec capsules de protection selon l'invention recouvrant des organes d'un circuit de gaz haute pression; La est une vue en perspective partielle d'un bac de réception de réservoirs de gaz sans les réservoirs de gaz et avec des capsules de protection selon l'invention; La est une vue en perspective partielle d'un ensemble de capsules de protection selon l'invention et d'une ossature tubulaire associée assurant leur maintien sur le bac de réception de réservoirs de gaz. Sur les figures 3 et suivantes, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Par ailleurs, les termes relatifs de type "horizontal", "vertical", "supérieur" ou "inférieur" sont entendus par référence à un bac de réception de réservoirs de gaz installé à l'intérieur d'un véhicule en position d'utilisation sur un plan horizontal. La montre un véhicule automobile 10 comportant un plancher 11 ayant une direction D1 d'extension longitudinale. Des réservoirs de gaz 12, tels que des réservoirs d'hydrogène, sont disposés à l'intérieur d'un bac 13 ayant une direction D2 d'extension longitudinale. La direction D2 d'extension longitudinale du bac 13 est parallèle ou confondue avec la direction D1 d'extension longitudinale du plancher 11. Les réservoirs de gaz 12 s'étendent longitudinalement suivant la direction D2 d'extension longitudinale du bac 13. Les réservoirs de gaz 12 prennent avantageusement la forme de bouteilles de forme cylindrique. Dans l'exemple représenté, le bac 13 contient trois réservoirs de gaz 12. Bien entendu, le nombre de réservoirs de gaz 12 pourra être adapté en fonction de l'application et de l'autonomie du véhicule recherchée. Le bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12 comporte un cadre 15 formé par une pluralité de longerons 16 s'étendant longitudinalement suivant la direction D1 d'extension longitudinale du plancher 11 et des flasques latéraux 17 s'étendant suivant la direction D1 d'extension longitudinale du plancher 11. Le bac 13 comporte également des traverses de renfort 19 qui permettent de répartir un effort de choc latéral. Les traverses 19 s'étendent suivant une direction perpendiculaire à la direction D1 afin d'absorber des chocs latéraux. Comme on peut le voir sur la , des organes 21, 22, 23 d'un circuit de gaz à haute pression sont disposés du côté d'une extrémité longitudinale avant du bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12. Les organes du circuit de gaz sont constitués par des vannes 21 de sécurité et de vidange associées chacune à un réservoir de gaz 12, un mélangeur 22, et une rampe à injection 23. Ces organes 21, 22, 23 sont disposés à proximité du berceau 25 du train avant 26 (cf. ). Afin d'éviter la détérioration de ces organes 21, 22, 23 lors d'un choc, on prévoit des capsules de protection 27.1-27.5 associées à une ossature tubulaire 28 liée mécaniquement au bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12. L'ossature tubulaire 28 assure un support aux capsules de protection 27.1-27.5. Plus précisément, chaque capsule de protection 27.1-27.5 comporte un logement 30 de réception d'au moins une portion d'au moins un organe 21-23 du circuit de gaz haute pression de façon à recouvrir au moins en partie ledit organe 21-23 pour en assurer sa protection lors d'un choc. Une partie concave de la capsule de protection 27.1-27.5 constituée par le logement 30 est ainsi tournée vers le ou les organes 21, 22, 23 à protéger tandis qu'une partie convexe de la capsule de protection 27.1-27.5 est tournée du côté opposé. La capsule de protection 27.1-27.5 pourra absorber par déformation au moins en partie un choc engendré par un déplacement du berceau 25 au niveau des organes 21, 22, 23. Comme on peut le voir sur la , une capsule de protection 27.1-27.5 comporte avantageusement une coque externe 32 réalisée dans un matériau rigide et une portion interne 33 réalisée dans un matériau souple. La portion interne 33 est ainsi réalisée dans un matériau relativement plus souple que le matériau dans lequel est réalisée la coque externe 32. De préférence, la coque externe 32 est réalisée dans un matériau plastique, par exemple de type polypropylène, ou un matériau composite chargé en fibres. On pourra par exemple choisir un matériau de type BMC pour ("Bulk Molding Compound" en anglais) ou à base de feuille composite préimprégnée de type SMC pour ("Sheet Molding Compound" en anglais). La portion interne 33 pourra être réalisée dans un matériau en mousse, tel qu'une mousse polypropylène ayant une densité comprise entre 60g/L et 80g/L. Comme cela est visible sur les figures 5, 6, et 7, l'ossature tubulaire 28 est disposée en partie supérieure du bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12. L'ossature tubulaire 28 comporte une pluralité de tubes creux 36. Les tubes 36 sont avantageusement réalisés dans un matériau métallique, notamment en acier. Les tubes 36 pourront présenter chacun un diamètre compris entre 30mm et 40mm et une épaisseur comprise entre 2 et 5mm. Les tubes 36 pourront présenter chacun une forme en L ou en U. Une section des tubes 36 pourra être ronde, rectangulaire, carrée, ovale ou de toute autre forme adaptée à l'application. Certains tubes 36 pourront être liés mécaniquement au bac 13 par soudage, emmanchement à force, vissage, collage, ou toute autre technique de fixation adaptée à l'application. Dans sa partie supérieure, une capsule de protection 27.1-27.5 comporte des ergots 38 destinés à coopérer avec des trous ménagés dans l'ossature tubulaire 28. Dans sa partie inférieure, la capsule de protection 27.1-27.5 comporte des ergots 39 destinés à coopérer avec des trous réalisés dans le cadre du bac 13. Les ergots 38, 39 s'étendent en saillie verticale depuis la coque externe 32 d'une capsule de protection 27.1-27.5. Avantageusement, comme on peut le voir sur la , on pourra prévoir une capsule de protection avant 27.1 ayant un axe X1, correspondant à l'axe du logement 30, s'étendant parallèlement ou de façon confondue avec la direction D2 d'extension longitudinale du bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12. La capsule de protection avant 27.1 recouvre une portion avant des organes 21, 22, 23 du circuit de gaz situés en partie centrale du bac 13. Deux capsules de protection latérales 27.2, 27.3 présentent chacune un axe X2, X3 correspondant à l'axe de leur logement 30 s'étendant perpendiculairement à la direction D2 d'extension longitudinale du bac 13 de réception des réservoirs de gaz 12. Les capsules de protection latérales 27.2, 27.3 recouvrent au moins en partie une portion latérale des organes 21, 22, 23 du circuit de gaz. On pourra également prévoir deux capsules de protection avant décalées 27.4, 27.5 d'axe X4 et X5 recouvrant chacune une vanne 21 de sécurité et de vidange des deux réservoirs de gaz 12 situés de part et d'autre du réservoir central. Véhicule (10), notamment un véhicule automobile, comportant: - des réservoirs de gaz (12), tels que des réservoirs à hydrogène, - un bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12), et - des organes (21, 22, 23) d'un circuit de gaz à haute pression, caractérisé en ce qu'au moins une capsule de protection (27.1-27.5) comporte un logement (30) de réception d'au moins une portion d'au moins un organe (21-23) du circuit de gaz haute pression de façon à recouvrir au moins en partie ledit organe (21-23) pour en assurer sa protection lors d'un choc, - une ossature tubulaire (28) étant liée mécaniquement au bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12), ladite ossature tubulaire (28) assurant un support de la capsule de protection (27.1-27.5). Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capsule de protection (27.1-27.5) comporte une coque externe (32) réalisée dans un matériau rigide et une portion interne (33) réalisée dans un matériau souple. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coque externe (32) est réalisée dans un matériau plastique de type polypropylène ou un matériau composite. Véhicule selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la portion interne (33) est réalisée dans un matériau en mousse, tel qu'une mousse polypropylène ayant une densité comprise entre 60g/L et 80g/L. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ossature tubulaire (28) est disposée en partie haute du bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12). Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la capsule de protection (27.1-27.5) comporte des ergots (38) destinés à coopérer avec des trous ménagés dans l'ossature tubulaire (28). Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une capsule de protection (27.1) avant ayant un axe (X1) s'étendant parallèlement ou de façon confondue avec une direction (D2) d'extension longitudinale du bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12). Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une capsule de protection (27.2, 27.3) latérale ayant un axe (X2, X3) s'étendant perpendiculairement à une direction (D2) d'extension longitudinale du bac (13) de réception des réservoirs de gaz (12). Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les organes (21, 22, 23) du circuit de gaz sont constitués par au moins une vanne de sécurité et de vidange, un mélangeur, et une rampe à injection. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un plancher (11) ayant une direction (D1) d'extension longitudinale, les réservoirs de gaz (12) s'étendant longitudinalement suivant une direction parallèle à la direction (D1) d'extension longitudinale du plancher (11).