Brevet FR3148773A1 — publié le 20241122

Soubassement pour véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un plancher supérieur (2) comportant une face supérieure (2a) et une face inférieure (2b) opposée à la face supérieure (2a), et un ou plusieurs organes de fixation (5) configurés pour suspendre des modules de batterie (6) et fixés sur la face inférieure (2b) du plancher supérieur (2). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Soubassement pour véhicule automobile électrique ou hybride La présente invention concerne, de manière générale, les véhicules électriques ou hybrides et le stockage d’énergie électrique d’un véhicule électrique ou hybride. Plus précisément, l’invention se rapporte à soubassement pour véhicule électrique ou hybride, et à un véhicule électrique ou hybride incorporant un tel soubassement. Techniques antérieures Dans les véhicules électriques actuels, l’énergie électrique est stockée dans des cellules de batterie conditionnées dans un boîtier extérieur lui-même logé sous le plancher du véhicule. Ce boîtier est étanche et assure la fonction de stockage et de maintien des cellules dans le véhicule, parfois en incluant des conditionnements intermédiaires appelés modules. Les cellules sont posées sur un fond du boîtier. Il contribue également à la protection en choc frontal et en choc latéral des cellules. Cependant, un tel boîtier limite le volume utile au stockage d’énergie électrique. L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer des moyens de stockage de l’énergie électrique d’un véhicule automobile électrique ou hybride permettant de maximiser le volume d’une telle zone. Il est donc proposé un soubassement pour véhicule électrique ou hybride comprenant un plancher supérieur comportant une face supérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure, et un ou plusieurs organes de fixation configurés pour suspendre des modules de batterie et fixés sur la face inférieure du plancher supérieur. De préférence, les organes de fixation configurés pour suspendre des modules de batterie sont soudés sur la face inférieure du plancher supérieur. Avantageusement, le soubassement peut comprendre une ou plusieurs traverses centrales fixées sur la face supérieure du plancher supérieur, de préférence soudées sur la face supérieure du plancher supérieur. Dans un mode de réalisation, chaque organe de fixation peut comprendre une poutre s’étendant selon un axe longitudinal du plancher supérieur. Dans un mode de réalisation, la poutre de l’organe de fixation peut posséder une section transversale sensiblement en oméga. Avantageusement, le soubassement peut comprendre un cadre central positionné autour du plancher supérieur, le cadre central comportant deux bavolets latéraux s’étendant longitudinalement de part et d’autre du plancher supérieur, les bavolets latéraux comportant chacun un corps creux dans lequel est positionné au moins un renfort. De préférence, le renfort de chaque bavolet latéral s’étend dans un plan passant par les traverses centrales. L’invention concerne également un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un soubassement comme décrit précédemment. Avantageusement, le véhicule comprenant un ou plusieurs modules de batterie suspendus par les organes de fixation sur la face inférieure du plancher supérieur. Avantageusement, au moins un module de batterie peut comprendre au moins une patte de fixation configurée pour coopérer avec l’un des organes de fixation pour suspension, notamment par vissage, du module de batterie à l’organe de fixation. D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue en coupe schématique d’un soubassement pour véhicule automobile électrique ou hybride selon un mode de réalisation de l’invention. est une vue détaillée en perspective d’un module de batterie suspendu à deux organes de fixation du soubassement illustré à la . est une vue détaillée de dessous de modules de batterie suspendu à des organes de fixation du soubassement illustré à la . Description détaillée Dans la suite de la description, les termes « longitudinal », « transversal », « vertical », « horizontal », « avant », « arrière », « gauche », « droite », « inférieur », « supérieur », « sous », « sur », « au-dessus » et « au-dessous » s’entendent par rapport au repère orthogonal usuel des véhicules automobiles, représenté sur les figures 1 à 3, et comprenant : - un axe longitudinal X, horizontal et dirigé de l’avant vers l’arrière du véhicule ; - un axe transversal Y, horizontal, perpendiculaire à l’axe X et dirigé de la gauche à la droite du véhicule qui se déplace vers l’avant ; - un axe Z, orthogonal aux axes X et Y et vertical dirigé de bas en haut. Par ailleurs, l’expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l’expression « un ou plusieurs ». La illustre un soubassement 1 pour un véhicule automobile électrique ou hybride. Le soubassement 1 comprend un plancher supérieur 2 comprenant une face supérieure 2a et une face inférieure 2b opposée à la face supérieure 2a. Avantageusement, le soubassement 1 peut également comprendre un cadre central positionné en périphérie du plancher supérieur 2 et comprenant une traverse avant, une traverse arrière et des bavolets latéraux 3 gauche et droit s’étendant longitudinalement de part et d’autre du plancher supérieur 2. Par bavolet, on entend dans la présente invention un élément de structure qui s’étend selon la direction longitudinale du véhicule de chaque côté du plancher supérieur 2, notamment en-dessous de portières du véhicule. De préférence, le soubassement 1 comprend une pluralité de traverses centrales 4 fixées sur la face supérieure 2a du plancher supérieur 2. Les traverses centrales 4 peuvent être formées par une feuille, tel qu’une feuille d’acier, emboutie ou profilée. De préférence, les extrémités des traverses centrales 4 sont connectées par encastrement aux bavolets latéraux 3 gauche et droit. Les traverses centrales 4 peuvent être prévues en nombre suffisant pour couvrir toute la longueur du plancher supérieur 2 et ainsi palier aux chocs latéraux quel que soit leur position. Avantageusement, les traverses centrales 4 peuvent inclure des traverses de renfort du plancher supérieur 2 en choc latéral et des traverses de fixation destinées à la fixation de sièges du véhicule automobile. Une zone de stockage d’énergie électrique ZE destinée à recevoir des modules de batterie est avantageusement ménagée sous le plancher supérieur 2. De préférence, les traverses centrales 4 sont soudées sur la face supérieure 2a du plancher supérieur 2 afin de conserver l’étanchéité de la zone de stockage d’énergie électrique ZE vis-à-vis de l’habitacle du véhicule, formée par le plancher supérieur 2. Selon une variante, on pourra prévoir que les traverses centrales 4 et le plancher supérieur 2 soient monoblocs de sorte que les traverses centrales 4 soient directement intégrées au plancher supérieur 2. De plus, le soubassement 1 comprend un ou plusieurs organes de fixation 5 configurés pour suspendre des modules de batterie 6. Les organes de fixation 5 sont fixés sur la face inférieure 2b du plancher supérieur 2. De préférence, les organes de fixation 5 configurés pour suspendre des modules de batterie sont soudés sur la face inférieure du plancher supérieur 2. La suspension des modules de batterie 6 directement sur la face inférieure 2b du plancher supérieur 2 permet de se passer de boîtier coûteux dédié au stockage de modules ou cellules de batterie et ainsi de maximiser le volume de la zone dédiée au stockage d’énergie électrique. Ceci a pour conséquence d’augmenter l’autonomie du véhicule automobile. Comme on peut le voir à la , chaque organe de fixation 5 illustré comprend une poutre s’étendant longitudinalement selon un axe longitudinal du plancher supérieur 2 dans la zone de stockage d’énergie électrique stockage ZE. La poutre peut être formée par une feuille, tel qu’une feuille d’acier, emboutie ou profilée. Dans le mode de réalisation illustré, la poutre de l’organe de fixation 5 possède une section transversale sensiblement en oméga dont les extrémités libres permettent avantageusement la fixation sur la face inférieure 2b du plancher supérieur 2. Le soubassement comprend avantageusement des moyens de fixation des modules de batterie 6 sur les organes de fixation 5. A cet égard, dans l’exemple illustré, les modules de batterie 6 comprennent une pluralité de pattes de fixation 6a configurées pour coopérer avec l’un des organes de fixation 5 pour suspension du module de batterie 6 à l’organe de fixation 5. De préférence, la fixation du module de batterie 6 sur l’organe de fixation 5 est réalisé par vissage. Avantageusement, les moyens de fixation des modules de batterie 6 sur les organes de fixation 5 comprennent, par exemple, une pluralité d’ensemble vis et écrou. En référence à la , chaque patte de fixation 6a peut comprend avantageusement un trou configuré pour coopérer avec un trou formé dans une tranche de la poutre pour la réalisation du vissage des modules de batterie 6 sur les organes de fixation 5. Dans l’exemple illustré, le vissage des pattes de fixation 6a est réalisée sur une tranche inférieure des organes de fixation 5 positionnée dans une direction opposée au plancher supérieur 2. Chaque module de batterie 6 comprend une première rangée de pattes de fixation 6a et une deuxième rangée de pattes de fixation 6a s’étendant selon l’axe longitudinal X du véhicule, et positionnées, respectivement, sur des première et deuxième faces latérales opposées du module de batterie 6. Les pattes de fixation 6a de chacune des première et deuxième rangées sont disposées à intervalles réguliers sur toute la longueur du module de batterie 6 afin de répartir le poids des modules de batterie 6 tout le long du plancher supérieur 2. De préférence, les pattes de fixation 6a de deux modules adjacents sont disposées en quinconce. Dans l’exemple illustré, les traverses centrales 4 sont fixées sur la face supérieure 2a du plancher supérieur 2, et les organes de fixation 5 sur la face inférieure 2b du plancher supérieur 2, par des points de soudure, notamment des points de soudure par résistance assemblant 3 épaisseurs. Les points de soudure des organes de fixation 5 sont disposés sur des zones de la face inférieure 2b du plancher supérieur 2 qui coïncident avec des zones de la face supérieure 2a opposée comprenant des points de soudure des traverses centrales 4. Ceci permet d’augmenter la raideur et d’améliorer la tenue de la fixation des modules de batterie 6 sous le plancher supérieur 2, notamment sur toute la durée de vie du véhicule automobile. Avantageusement, une plaque inférieure de fermeture 8 permet de fermer la zone de stockage d’énergie électrique ZE, assurant la protection des modules de batterie 6, notamment vis-à-vis de débris de la route. La zone de stockage d’énergie électrique ZE est ainsi délimitée par le plancher supérieur 2 et la plaque de fermeture 8 lorsque ces deux derniers sont assemblés. Le soubassement 1 comprend avantageusement des moyens de fixation de la plaque inférieure de fermeture 8 sur le plancher supérieur 2. Les moyens de fixation de la plaque inférieure de fermeture 8 sur le plancher supérieur 2 comprennent, par exemple, une pluralité d’ensemble vis et écrou. Avantageusement, un jeu vertical J1 demeure entre chaque module de batterie 6, fixé au plancher supérieur 2 par l’intermédiaire d’un organe de fixation 5, et la plaque inférieure de fermeture 8. La plaque inférieure 7 comprend, par exemple, de l’aluminium et/ou un matériau plastique renforcé de fibres. De préférence, chaque organe de fixation 5 comprend un matériau électriquement isolant afin d’isoler électriquement les modules de batterie 6 du plancher supérieur 2. Avantageusement, un jeu vertical J2 demeure entre chaque module de batterie 6 logé dans la zone de stockage d’énergie électrique ZE et le plancher supérieur 2 afin d’isoler électriquement le module de batterie 6 du plancher supérieur 2. Optionnellement, le soubassement 1 peut comprendre une mousse isolante (non représentée), notamment pour la protection thermique, entourant les modules de batterie 6 dans la zone de stockage d’énergie électrique ZE. Les deux bavolets latéraux 3 droit et gauche s’étendent longitudinalement de part et d’autre du plancher supérieur 2. Chacun des bavolets latéraux 3 comporte un corps creux. Selon un exemple, le corps creux des bavolets latéraux 3 peut être délimité par une pluralité de panneaux fixés l’un à l’autre au niveau de leurs extrémités. Selon un exemple, le corps creux des bavolets latéraux 3 peut être délimité par un premier panneau 3a et un deuxième panneau de section sensiblement en U ou oméga fixés l’un à l’autre au niveau de leurs extrémités. Les extrémités du premier panneau 3a et du deuxième panneau sont par exemple raccordées dans un plan vertical du véhicule. De manière à améliorer la tenue en choc latéral du plancher supérieur 2 et de la zone de stockage d’énergie électrique ZE comportant les modules de batterie 6, un renfort peut être positionné dans le corps creux de chacun des bavolets latéraux 3. Dans l’exemple illustré, un unique renfort 7 est disposé dans le corps creux de chacun des bavolets latéraux 3. De préférence, le renfort 7 de chaque bavolet latéral 3 s’étend dans un plan passant par les traverses centrales 4. De préférence, la hauteur du renfort 7 est similaire à la hauteur des traverses centrales 4. Le renfort 7 peut comprendre un ou plusieurs éléments profilés formé par une feuille pliée comportant avantageusement des extrémités libres. De préférence, la feuille comporte au moins deux zones de pliage formant au moins une boucle. La boucle formée grâce aux zones de pliage délimite une cavité s’étendant longitudinalement entre des première et deuxième extrémités opposées de l’élément profilé. Par zone de pliage, on entend une zone de la feuille dans laquelle deux faces latérales de la feuille s’étendent depuis une ligne de pliage en formant un angle de pliage. Dans l’exemple illustré, l’élément profilé est formé à partir d’une feuille repliée le long d’au moins deux zones de pliage pour configurer la feuille en une ou plusieurs boucles. Les boucles peuvent être formées en rabattant deux des extrémités libres opposées de la feuille par pliage de la feuille le long des zones de pliage. Selon une alternative, la feuille pliée comportant au moins deux zones de pliage de l’élément profilé peut être formé par un procédé d’extrusion. L’élément profilé formé à partir de la feuille pliée comportant au moins deux zones de pliage apporte au renfort 7 de la raideur en flexion lors d’un choc latéral, notamment grâce à ses extrémités libres, et permet ainsi une bonne répartition des efforts dus au choc vers des structures avoisinantes telles que, dans l’exemple illustré, le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4. Dans un mode de réalisation, le renfort 7 peut comprendre une pluralité d’éléments profilés contigus et parallèles. Les éléments profilés sont alors accolés au moins deux à deux et l’axe longitudinal de chaque élément profilé est parallèle à l’axe longitudinal des autres éléments profilés du renfort 7. Dans un mode de réalisation, le renfort 7 peut comprendre un élément profilé P1 comprenant une feuille comportant six zones de pliage et formant deux boucles. La section de l’élément profilé P1 dans un plan transversal de l’élément profilé P1 est sensiblement en 8, section particulièrement avantageuse pour rigidifier l’élément profilé P1. La section en 8 de la feuille pliée de l’élément profilé P1 permet de conférer une raideur en flexion suffisante au renfort 7, tout en facilitant son compactage notamment grâce à ses extrémités libres, et ainsi l’absorption d’une partie des efforts dus aux chocs et le transfert d’une autre parti des efforts vers le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4. Lors d’un choc latéral, l’élément profilé P1 est compacté en une forme s’apparentant à un Z. Dans un mode de réalisation, le renfort 7 peut comprendre un élément profilé P2 comprenant une feuille comportant deux zones de pliage de manière à former une unique boucle. La section de l’élément profilé P2 est de section sensiblement en U. Dans l’exemple illustré, et en référence à la , le renfort 7 comprend deux éléments profilés contigus et parallèles. Afin d’augmenter la raideur du renfort 7, le renfort 7 illustré comprend à la fois un élément profilé P1 et un élément profilé P2. De préférence, l’axe longitudinal de l’élément profilé P1 et l’axe longitudinal de l’élément profilé P2 s’étendent dans un plan commun. De préférence, les extrémités libres de la feuille pliée formant l’élément profilé P2 sont disposées en regard de l’élément profilé P1. Pour faciliter la répartition des efforts vers le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4 qu’il intègre, l’axe transversal et l’axe longitudinal selon lesquels s’étend le renfort 7 s’étendent dans un plan passant par les traverses centrales 4 et le plancher supérieur 2. Le plancher supérieur 2, les traverses centrales 4 de renfort et les renforts 7 des bavolets latéraux 3 sont ainsi réunis sur un seul étage pour protéger la zone de stockage d’énergie électrique ZE positionnée juste au-dessous, dans un plan inférieur. Dans l’exemple illustré, l’axe longitudinal de l’élément profilé P1 et l’axe longitudinal de l’élément profilé P2 s’étendent dans un plan commun passant par les traverses centrales 4, ce qui permet une répartition efficace et facilitée des efforts dus à un choc latéral vers le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4 qui, à leur tour absorbent une partie des efforts afin de protéger les modules de batterie 6 logés dans la zone de stockage d’énergie électrique ZE sous le plancher supérieur 2. De préférence, l’élément profilé P2 est positionné en regard des traverses centrales 4 et du plancher supérieur 2, et l’élément profilé P1 est positionné dans une direction opposée aux traverses centrales 4, vers l’extérieur du véhicule. De préférence, le renfort 7 s’étend sur toute la longueur du bavolet latéral 3 afin de répartir l’effort de percussion lors d’un choc latéral sur toute la longueur du plancher supérieur 2 et ainsi sur le plus grand nombre de traverses centrales 4. Le renfort 7 peut comprendre au moins une nervure s’étendant longitudinalement sur tout ou partie d’une face latérale d’au moins un élément profilé. Dans l’exemple illustré, l’élément profilé P2 de section en U comprend une nervure s’étendant longitudinalement sur la face latérale positionnée en regard des traverses centrales 4 et du plancher supérieur 2. De plus, l’élément profilé P1 de section en 8 comprend une nervure s’étendant longitudinalement sur la face latérale positionnée en regard de l’extérieur du véhicule, à l’opposé des traverses centrales 4 et du plancher supérieur 2. Les nervures permettent d’augmenter la raideur en flexion des éléments profilés P1 et P2. De préférence, le renfort 7 comprend un matériau possédant une haute limite élastique d’une valeur supérieure ou égale à 400 mPa, de préférence supérieure ou égale à 1000 mPa, tel qu’un acier. Lors d’un choc latéral, une haute limite élastique confère au renfort 7 une raideur en flexion lui permettant de très peu se déformer et s’écraser de façon à renforcer au mieux les bavolets latéraux 3. Préférentiellement, l’ensemble des éléments profilés du renfort 7 sont formés en un matériau possédant une limite élastique d’une valeur supérieure ou égale à 400 mPa, de préférence supérieure ou égale à 1000 mPa, tel qu’un acier. Selon un exemple, l’acier est un acier inoxydable CR850Y1180T. L’élément profilé P1 et l’élément profilé P2 du renfort 7 sont fixés l’un à l’autre, de préférence par soudure ou brasure, continue ou discontinue. Dans l’exemple illustré, l’élément profilé P2 est soudé par ses extrémités libres sur l’élément profilé P2 par des points ou cordons de soudure réalisés par soudage électrique sous flux gazeux. En outre, le renfort 7 est fixé au bavolet latéral 3. Selon un mode de réalisation, le renfort peut être fixé au bavolet latéral par des moyens de fixation comprenant au moins une plaque, telle qu’une équerre positionnée entre le renfort 7 et le bavolet latéral 3. Un tel soubassement 1 dans lequel les modules de batterie sont suspendus directement sur la face inférieure 2b du plancher supérieur 2 permet de pouvoir adapter la quantité d’énergie électrique via le nombre de modules de batterie 6 en fonction de la longueur du véhicule automobile sans qu’il soit nécessaire de modifier la configuration et concevoir des pièces spécifiques et onéreuses adaptées à chaque taille de véhicule. Le plancher supérieur 2, les traverses centrales 4, et les renforts des bavolets latéraux 3 participant à la tenue et à la protection en choc latéral des modules de batterie 6, sont ainsi regroupés en un seul étage, directement au-dessus de la zone de stockage d’énergie électrique, et notamment des modules de batterie 6. Ceci permet d’assurer la protection en choc latéral des modules de batterie 6 en limitant efficacement l’intrusion d’un élément étranger extérieur, et ceci sans qu’il soit nécessaire de prévoir un boîtier dédié à cette fonction. De plus, l’incompressible fin de choc qui contribue à l’écrasement des modules de batterie 6 lors d’un choc latéral est réduite. De préférence, le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4 comprennent un matériau possédant une limite élastique d’une valeur supérieure ou égale à 400 mPa, tel qu’un acier, afin de leur apporter une résistance mécanique optimisée pour leur fonction de protection des modules de batterie 6 lors d’un choc latéral. Plus préférentiellement, le plancher supérieur 2 et les traverses centrales 4 comprennent un matériau possédant une limite élastique d’une valeur supérieure ou égale à 1000 mPa, tel qu’un acier. Soubassement pour véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un plancher supérieur (2) comportant une face supérieure (2a) et une face inférieure (2b) opposée à la face supérieure (2a), et un ou plusieurs organes de fixation (5) configurés pour suspendre des modules de batterie (6) et fixés sur la face inférieure (2b) du plancher supérieur (2). Soubassement selon la revendication 1, dans lequel les organes de fixation (5) configurés pour suspendre des modules de batterie (6) sont soudés sur la face inférieure (2b) du plancher supérieur (2). Soubassement selon la revendication 1 ou 2, comprenant une ou plusieurs traverses centrales (4) fixées sur la face supérieure (2b) du plancher supérieur (2), de préférence soudées sur la face supérieure (2b) du plancher supérieur (2). Soubassement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque organe de fixation (5) comprend une poutre s’étendant selon un axe longitudinal du plancher supérieur (2). Soubassement selon la revendication 4, dans lequel la poutre de l’organe de fixation (5) possède une section transversale sensiblement en oméga. Soubassement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un cadre central positionné autour du plancher supérieur (2), le cadre central comportant deux bavolets latéraux (3) s’étendant longitudinalement de part et d’autre du plancher supérieur (2), les bavolets latéraux (3) comportant chacun un corps creux dans lequel est positionné au moins un renfort (7). Soubassement selon la revendication 6, dans lequel le renfort (7) de chaque bavolet latéral (3) s’étend dans un plan passant par les traverses centrales (4). Véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un soubassement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile selon la revendication 8, comprenant un ou plusieurs modules de batterie (6) suspendus par les organes de fixation (5) sur la face inférieure (2b) du plancher supérieur (2). Véhicule automobile selon la revendication 9, dans lequel au moins un module de batterie (6) comprend au moins une patte de fixation (6a) configurée pour coopérer avec l’un des organes de fixation (5) pour suspension, notamment par vissage, du module de batterie (6) à l’organe de fixation (5).