Brevet FR3123294A1 — publié le 20221202

L’invention concerne un véhicule automobile de type hybride ou électrique dont la caisse comprend, en partie inférieure, au niveau de chaque côté latéral, une pièce de structure longitudinale tel qu’un longeron (3), le véhicule comprenant en outre un pack batterie disposé sous le plancher (2) entre les pièces de structure longitudinales, ledit pack batterie comprenant un bac de batterie (1) et des modules de batteries étant fixé auxdites pièces de structure longitudinales, un espace (E) étant ménagé entre chaque pièce de structure longitudinale et le pack batterie. L’invention consiste en ce qu’une couche d’absorption d’énergie en un matériau élastiquement déformable est disposée dans ledit espace (E) entre le pack batterie (1) et chaque pièce de structure longitudinale. Application au renfort contre les chocs latéraux des véhicules hybrides ou électriques. Figure 1 VEHICULE A MOTORISATION ELECTRIQUE OU HYBRIDE La présente invention concerne un véhicule à motorisation électrique ou hybride comportant sous le plancher du véhicule un pack batterie. L’invention s’applique principalement dans le domaine des véhicules automobiles, en particulier des véhicules électriques (EV), des véhicules électriques hybrides (HEV) et des véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV). Les batteries de traction d’un véhicule électrique ou d’un véhicule électrique hydride sont généralement des cellules ou batteries électrochimiques du type lithium-ion qui sont stockées dans un bac batterie constituant ainsi un pack batterie qui est rapporté sur la caisse du véhicule, sous le plancher, par vissage du bac sur les longerons de la caisse du véhicule. Le bac présente ainsi un fond dont les extrémités latérales sont aménagées pour être fixées aux longerons de la caisse, et des parois en saillie du fond forment un cadre entourant l’espace de logement des modules de batteries. Le pack batterie est monté par le dessous, et un jeu selon l’axe Y du véhicule entre le cadre et les longerons est alors nécessaire à sa mise en place. Des normes de résistance aux chocs (comme le choc poteau à 90° ou 75°) sont imposées avec des restrictions sur la décélération (moins de 50G) et l’intrusion (aucun contact avec un module de batterie). Ce sont ces restrictions légitimes qui réduisent les volumes disponibles pour l’embarquement de modules batterie puisqu’il faut avant tout que la structure caisse-pack batterie réponde aux réglementations. Bien que nécessaire pour l’assemblage du pack batterie, cet espace vide créé par le jeu est donc un inconvénient lors d’un choc latéral puisque cet espace ne permet ni l’absorption, ni la transmission de l’effort induit à l’impact. Les conséquences de cette non-participation à l’effort sont alors résolues en augmentant l’épaisseur du bac du pack batterie pour supporter les efforts lors du choc, ce qui induit une perte d’espace disponible à l’intérieur du pack. Dans le document FR-A-3078048, est décrit un dispositif de protection intercalé entre un pack de batterie et un brancard latéral. Ce dispositif vise ainsi à absorber plus d’énergie lors d’un choc latéral pour un véhicule électrique. Ce dispositif est constitué d’un élément arqué métallique de répartition d’efforts et d’éléments d’absorption en matériau composite de préférence de structure alvéolaire, de type nid d’abeille. Chaque élément arqué de protection est ainsi vissé pour être mis en place. Bien que ce dispositif de protection soit efficace, les éléments arqués de protection métalliques impliquent un procédé de montage complexe d’accès, nécessitant du temps et donc un coût supplémentaire. De plus, on alourdit également la masse du véhicule avec ces éléments métalliques supplémentaires. Comme l’autonomie des véhicules électriques ou hybrides est un enjeu majeur, il est important de remédier à cet inconvénient. L’invention vise donc à résoudre le problème de sécurité lors d’un choc latéral mais aussi le volume de batterie disponible et donc l’autonomie d’un véhicule électrique. La présente invention a donc pour but de proposer un véhicule automobile de type hybride ou électrique dans lequel l’absorption aux chocs latéraux des véhicules électriques est améliorée tout en gagnant de l’espace disponible pour des cellules de batterie. A cet effet, l’invention a pour objet un véhicule automobile de type hybride ou électrique dont la caisse comprend, en partie inférieure, au niveau de chaque côté latéral, une pièce de structure longitudinale tel qu’un longeron, le véhicule comprenant en outre un pack batterie disposé sous le plancher entre les pièces de structure longitudinales, ledit pack batterie comprenant un bac de batterie et des modules de batteries, étant fixé auxdites pièces de structure longitudinale, un espace étant ménagé entre chaque pièce de structure longitudinale et le pack batterie, caractérisé en ce qu’une couche d’absorption d’énergie en un matériau élastiquement déformable est disposée dans ledit espace entre le pack batterie et chaque pièce de structure longitudinale. De manière avantageuse, cette couche de matériau élastiquement déformable comble l’espace vide entre le pack batterie et la pièce de structure et offre ainsi une capacité d’absorption d’énergie supplémentaire améliorant l’absorption aux chocs latéraux des véhicules électriques ce qui contribue à la protection du pack batterie lors d’un choc latéral. L’ajout d’un matériau élastiquement déformable tel qu’un élastomère dans l’espace entre une pièce de structure longitudinale et le pack batterie remplace donc un espace vide par un volume plein, ce qui permet de dissiper de l’énergie lors d’un choc latéral par déformation élastique dudit matériau. De manière avantageuse, on peut alors dissiper plus d’énergie avec une épaisseur de pièce de structure / bac de batterie, inchangée ce qui améliore la sécurité. De plus, on peut ainsi gagner du volume à l’intérieur du pack batterie en reportant l’espace gagné en Y (épaisseur cadre du bac + longeron) à l’intérieur de la zone batterie. Selon une forme de réalisation préférée, la couche d’absorption d’énergie en matériau élastiquement déformable est obtenue par l’injection d’un matériau élastiquement déformable se présentant sous forme liquide tel qu’un élastomère dans ledit espace. Comme le matériau élastiquement déformable est un élastomère se présentant sous une forme liquide, tel qu’un élastomère polyuréthane comme une résine, une colle, il est ainsi injecté entre la pièce de structure longitudinale tel qu’un longeron et le bac batterie. Le matériau liquide ainsi injecté durcit in situ et forme la couche de matériau élastiquement déformable dans l’espace ainsi rempli. Selon une forme de réalisation avantageuse, le matériau est injecté dans l’espace entre le pack de batterie et la pièce de structure longitudinale à l’aide d’au moins un canal d’injection ou de remplissage ménagé dans la paroi du cadre du bac de batterie s’étendant le long du longeron. De même, un canal de trop plein est également ménagé dans cette paroi et permet de déterminer quand le niveau de remplissage souhaité est atteint. On peut ainsi remplir cet espace facilement par le dessous du véhicule, cet espace n’étant plus accessible par le dessus. De préférence, le bac de batterie comporte un fond sur lequel est ménagé un cadre dont chaque paroi latérale destinée à être en regard de la pièce de structure longitudinale comporte au moins un canal de remplissage s’étendant depuis un orifice de remplissage ménagé sur le fond du bac de batterie jusqu’à un orifice d’extrémité débouchant sur la face de la paroi latérale dans l’espace entre bac et pièce de structure, et permettant l’injection du matériau dans ledit espace. Le canal de remplissage s’étend donc dans la paroi latérale depuis un orifice de remplissage ménagé sur le fond du bac de batterie jusqu’à un orifice d’extrémité débouchant dans l’espace en regard du longeron latéral, permettant l’injection du matériau dans ledit espace vide. De préférence, on peut prévoir que le canal de remplissage présente plusieurs orifices entre l’orifice de remplissage et l’orifice d’extrémité, ménagés également débouchant dans l’espace. De manière avantageuse, on peut ainsi accélérer la vitesse de remplissage. Une paroi latérale du bac de batterie comporte également un canal de trop plein s’étendant entre un orifice ménagé sur le fond du bac de batterie et un orifice d’extrémité de collecte débouchant sur la face de la paroi latérale dans l’espace et permettant de collecter le matériau injecté lorsque la quantité de ce matériau injecté dans l’espace atteint une hauteur prédéfinie dans ledit espace. Cette hauteur prédéfinie permet ainsi de vérifier que la quantité de matériau souhaitée a été injectée dans l’espace pour former la couche d’absorption d’énergie en matériau élastiquement déformable. Le matériau s’écoulant du canal de trop plein permet à l’opérateur de déterminer soit directement en visualisant le matériau coulé hors de ce canal soit à l’aide d’un capteur optique, que la quantité de matériau injecté est suffisante et que le remplissage de l’espace peut être arrêté. De préférence, le canal de remplissage et le canal de trop plein sont similaires. Ainsi, le bac de batterie peut être obtenue par moulage, par exemple en aluminium ou en tout autre matériau approprié, et comporte les deux types de canaux (remplissage/trop-plein) ménagés dans chaque paroi destinée à s’étendre le long d’un longeron. Les canaux de remplissage et de trop plein sont par exemple usinés par perçage ou peuvent être obtenus lors du moulage Ainsi, un ensemble de canaux débouche avec au moins un orifice de remplissage, de préférence plusieurs, pour remplir ledit espace, et au moins un canal de trop plein débouche sur la paroi, de sorte que, lorsqu’un niveau de remplissage prédéfini est atteint, le matériau liquide s’écoule dans ce canal de trop-plein ce qui permet à l’opérateur de s’assurer que la bonne quantité de matériau a été injectée dans l’espace. L’invention concerne également un bac de batterie pour pack batterie pour véhicule automobile de type électrique ou hybride selon l’invention, comprenant un fond et des parois en saillie du fond formant un cadre, caractérisé en ce que les parois latérales du cadre de bac de batterie destinées à s’étendre le long de pièces de structure longitudinale d’une caisse du véhicule présentent au moins deux canaux s’étendant depuis un orifice ménagé dans le fond jusqu’à un orifice d’extrémité débouchant sur la face des parois latérales destinées à être en regard desdites pièces de structure longitudinales. L’invention concerne également un procédé d’installation d’un pack batterie sur un véhicule automobile hybride ou électrique selon l’invention, dans lequel on fixe le pack batterie sur les pièces de structure longitudinales de la caisse du véhicule, avec un jeu ou espace formé entre le pack batterie et les pièces de structures longitudinales, caractérisé en ce qu’on remplit lesdits espaces par un matériau élastiquement déformable liquide, pour former une couche d’absorption d’énergie, par durcissement in situ dudit matériau élastiquement déformable, entre le bac de batterie et les pièces de structure longitudinale. L’invention permet ainsi d’obtenir un véhicule hybride ou électrique dont on a renforcé la protection contre les chocs latéraux. On décrira maintenant l’invention plus en détails en référence aux figures qui représentent : une vue en coupe d’un côté latéral d’une caisse de véhicule selon l’invention une fois le pack batterie fixé ; une vue en perspective du côté latéral de la ; une vue en perspective et transparence de la ; une vue selon la coupe A de la ; et une vue selon la coupe B de la , une fois le matériau injecté. L’invention a donc pour principal objet un véhicule automobile à motorisation électrique ou hybride (thermique/électrique) dans lequel des batteries doivent être installées. De manière classique, un véhicule est défini par un axe longitudinal X du véhicule s’étendant entre l’arrière et l’avant selon le sens d’avancée du véhicule, par un axe transversal Y s’étendant entre les côtés latéraux du véhicule, orthogonalement à l’axe X, et un axe Z s’étendant verticalement par rapport au plan de roulement du véhicule et orthogonal aux axes X et Y. De manière classique, les modules de batterie M sont logées sous le plancher 2 de la caisse du véhicule. Elles sont généralement contenues dans un bac de batterie 1 et le pack batterie (batteries + bac 1) ainsi formé s’étend sous le plancher 2 de la caisse selon l’axe Y du véhicule et est fixé sur les pièces de structure longitudinales telles que les longerons 3 de la caisse, qui s’étendent longitudinalement le long des côtés latéraux, selon l’axe X du véhicule. Chaque longeron 3 peut être très large et appartient à la caisse. Il est possible de rajouter un renfort tel qu’un brancard, à l’intérieur pour protéger le pack batterie lors d’un choc latéral. Le plancher 2, généralement en tôle est soudé aux deux longerons 3, avec un cordon d’étanchéité entre les deux, ce qui ferme le dessus du pack batterie. Le bac de batterie 1 comprend un fond 10 ou plancher inférieur qui supporte les modules de batterie M et l’électronique interne (BMU,Buses bars …). Des traverses (non représentées) sont prévues pour rigidifier l’ensemble et transmettre les efforts latéraux. Des parois en saillie du fond 10 forment un cadre de protection pour l’espace de réception des modules de batteries M et les parois latérales 11 du cadre s’étendant le long des longerons 3, une fois le pack batterie fixé permettent de venir récupérer les efforts venant des longerons 3 en cas de choc latéral et de les transmettre aux traverses afin d’éviter l’intrusion du longeron 3 dans le pack batterie. Ainsi, le bac de batterie 1 comprend un fond 10 s’étendant jusque sous les longerons 3 pour y être fixé, à l’aide de pièces de fixation classiques 12, telles que des vis type M10 réparties sur la surface du longeron 3. Un joint d’étanchéité (type EPDM) est ajouté pour rendre le système hermétique. De manière à autoriser cette mise en place du pack batterie et sa fixation sur les longerons 3, un jeu ou espace E entre une paroi latérale 11 du bac de batterie 1 s’étendant le long du longeron 3 et le longeron 3 adjacent est nécessaire. Comme déjà évoqué, cet espace E ne permet ni l’absorption, ni la transmission de l’effort induit lors d’un impact latéral. Selon l’invention, on propose donc de combler l’espace E vide ainsi créé entre le pack batterie et le longeron 3 en disposant dans cet espace E un couche d’absorption d’énergie en un matériau élastiquement déformable créant ainsi un volume plein sous forme d’une couche élastiquement déformable 4 ce qui permet de dissiper l’énergie lors d’un choc par déformation élastique de celui-ci. Cette couche 4 est obtenue par la mise en place dans cet espace E d’un matériau de remplissage qui permet ainsi de réaliser une couche d’absorption d’énergie 4 dont une face est en appui contre le longeron 3 et l’autre face est en appui contre une face de la paroi latérale 11 du pack batterie. Cette couche 4 est obtenue par l’injection d’un matériau élastiquement déformable tel qu’un élastomère, une résine polymère polyuréthane par exemple. Cet élastomère peut notamment être constitué d’une résine ou colle polyuréthanne. Un tel produit se présente sous forme liquide et peut ainsi être facilement injecté dans le jeu ou espace E existant entre le longeron latéral 3 et le pack batterie, une fois celui-ci fixé sur les longerons 3. Pour ce faire comme il n’est pas possible de combler l’espace vide E par le haut du fait de la présence du plancher 2, le fond 10 et le cadre du bac de batterie 1 supportant les modules de batterie M comporte deux types de canaux 5, 6 sur chaque paroi latérale 11 en regard d’un longeron 3. Le bac de batterie 1 constitué du fond 10 et du cadre est moulé d’une seule pièce, par exemple en aluminium et, de manière à réaliser l’injection du matériau, ce bac 1 est alors usiné par exemple par perçage pour créer les deux types de canaux 5, 6. On peut prévoir également que les canaux 5, 6 sont issus de moulage. Un premier type de canal 5 dit de remplissage ou d’injection, permet l’injection du matériau pour remplir l’espace vide E à l’aide d’une buse d’injection par le canal de remplissage 5. Afin de couvrir l’ensemble du volume vide à remplir, on prévoit plusieurs canaux de remplissage 5, par exemple cinq sur chaque côté du bac de batterie 1. Pour déterminer quand la colle (ou résine) a atteint le niveau de remplissage souhaité dans l’espace E, des canaux de trop-plein 6 similaires à ceux de remplissage sont prévus dans le cadre du bac de batterie 1. Le second type de canal 6 dit de trop plein permet ainsi de s’assurer que la bonne quantité de matériau a été injectée dans ledit espace E. Le canal de remplissage 5 ou le canal de trop plein 6 s’étend depuis un orifice ménagé dans le fond 10 au niveau de la paroi latérale 11 et débouche par un orifice d’extrémité sur la face de la paroi 11 au niveau de l’espace E. De préférence, le canal de remplissage 5 présente d’autres orifices 51 débouchant dans l’espace E pour un remplissage plus rapide. Ce remplissage se faisant depuis le fond 10, donc à l’aveugle, le canal de trop plein 6 permet ainsi de visualiser le niveau de remplissage quand le liquide injecté déborde et coule depuis ce canal de trop plein 6. Le canal de remplissage 5 permet ainsi de remplir l’espace vide E avec le matériau élastomère tel qu’une résine polyuréthane, qui est sous forme liquide initialement puis durcit une fois acheminée dans l’espace E. Quand le matériau atteint une certaine hauteur prédéfinie dans l’espace E, le matériau peut alors déborder dans l’orifice de collecte 61 du canal de trop-plein 6 ce qui permet à un opérateur de visualiser directement ce débordement et de déterminer que la quantité de matériau remplissant l’espace E est suffisante pour former la couche d’absorption d’énergie 4 voulue et ainsi arrêter l’opération de remplissage. Chaque canal de remplissage 5 est alors obturé. Le matériau tel que la colle est laissée durcir et forme ainsi la jonction absorbante entre la caisse (longeron) et le bac de batterie 1. Le trop plein peut également être détecté par un capteur optique qui avertit ensuite l’opérateur. Véhicule automobile de type hybride ou électrique dont la caisse comprend, en partie inférieure, au niveau de chaque côté latéral, une pièce de structure longitudinale tel qu’un longeron (3), le véhicule comprenant en outre un pack batterie disposé sous le plancher (2) entre les pièces de structure longitudinales, ledit pack batterie comprenant un bac de batterie (1) et des modules de batteries (M) étant fixé auxdites pièces de structure longitudinales, un espace (E) étant ménagé entre chaque pièce de structure longitudinale et le pack batterie, caractérisé en ce qu’une couche d’absorption d’énergie en un matériau élastiquement déformable (4) est disposée dans ledit espace (E) entre le pack batterie (1) et chaque pièce de structure longitudinale. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d’absorption d’énergie (4) en matériau élastiquement déformable est obtenue par l’injection dans l’espace (E) d’un matériau élastiquement déformable se présentant sous forme liquide tel qu’un élastomère. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que cet élastomère est une résine polyuréthanne, de préférence une colle polyuréthanne. Véhicule automobile selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le bac de batterie (1) comporte un fond (10) sur lequel est ménagé un cadre dont chaque paroi latérale (11) en regard de la pièce de structure longitudinale (3) comporte au moins un canal de remplissage (5) s’étendant depuis un orifice de remplissage méagé sur le fond du bac de batterie (1) jusqu’à un orifice d’extrémité débouchant sur la face de la paroi latérale (11) dans l’espace (E) et permettant l’injection du matériau dans ledit espace (E). Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal de remplissage (5) présente plusieurs orifices (51) entre l’orifice de remplissage et l’orifice d’extrémité, ménagés également débouchant dans l’espace (E). Véhicule automobile selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque paroi latérale (11) comporte un canal de trop plein (6) s’étendant entre un orifice ménagé sur le fond du bac de batterie (1) et un orifice de collecte (61) débouchant sur la face de la paroi latérale (11) dans l’espace (E) et permettant de collecter le matériau injecté lorsque la quantité de ce matériau injecté dans l’espace (E) atteint une hauteur prédéfinie dans ledit espace (E). Véhicule automobile selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bac de batterie (1) est en aluminium, les canaux de remplissage (5) et de trop plein (6) étant usinés par perçage. Véhicule automobile selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bac de batterie (1) est moulé en aluminium, les canaux de remplissage (5) et de trop plein (6) étant obtenus lors du moulage. Bac de batterie (1) pour pack batterie pour véhicule automobile de type électrique ou hybride selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant un fond (10) et des parois en saillie du fond formant un cadre, caractérisé en ce que les parois latérales (11) du cadre de bac de batterie destinées à s’étendre le long de pièces de structure longitudinale d’une caisse du véhicule présentent au moins deux canaux (5, 6) s’étendant depuis un orifice ménagé dans le fond jusqu’à un orifice d’extrémité débouchant sur la face des parois latérales (11) destinées à être en regard desdites pièces de structure longitudinales. Procédé d’installation d’un pack batterie sur un véhicule automobile hybride ou électrique selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel on fixe le pack batterie sur les pièces de structure longitudinales de la caisse du véhicule, avec un jeu ou espace (E) formé entre le pack batterie et les pièces de structures longitudinales, caractérisé en ce qu’on remplit lesdits espaces (E) par un matériau élastiquement déformable liquide, pour former une couche d’absorption d’énergie (4), par durcissement in situ dudit matériau élastiquement déformable, entre le pack batterie et les pièces de structure longitudinale.