Brevet FR3148543A1 — publié le 20241115

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction ; - un habitacle ; - un logement de batterie (L) recevant la batterie de traction, et comportant une partie intermédiaire (PI) formant une interface entre la batterie de traction et l’habitacle ; caractérisé en ce que la partie intermédiaire (PI) comprend un revêtement d’un film de protection thermique (A) du type mis en place par préformage sous pression de sorte qu’il épouse la forme de la partie intermédiaire (PI) ; le film de protection thermique (A) étant collé à la partie intermédiaire (PI). L’invention concerne également un procédé de sécurisation sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN LOGEMENT DE BATTERIE EQUIPE D’UN FILM DE PROTECTION THERMIQUE, ET PROCEDE SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention concerne le domaine de la sécurité passive vis-à-vis d’un risque d’emballement thermique (ou « thermal runway » en langue anglaise), notamment pour des véhicules électriques en architecture dite de cellule au corps (ou « cell to body » en langue anglaise) où le plancher du véhicule fait office de couvercle de la batterie). L'emballement thermique est une réaction incontrôlée provoquée par un dommage ou un court-circuit entrainant une accumulation de chaleur et de pression dans la batterie. Pour limiter l'exigence de température du plancher du véhicule après le début de l'emballement, c’est-à-dire une température inférieure à 150°c pendant 30 minutes, une protection thermique est insérée entre les cellules et le plancher du véhicule. Le souffle et les projections de matières incandescentes des cellules, agresse fortement celles-ci, et peut générer une perte de performances. L’invention a pour but de protéger les occupants du véhicule d'une montée de température dans l'habitacle et des vapeurs issues des matériaux des cellules de batterie. Des solutions ont été proposées dans l’art antérieur, mais ne sont pas pleinement satisfaisantes. Par exemple, la demanderesse a proposé des protections thermiques positionnées sur un couvercle intégré dans l’épaisseur du bac de batterie. Malheureusement, l’autonomie est alors limitée par un volume du compartiment de la batterie dédié au couvercle doté d'isolation thermique. En outre, il y a une perte aérodynamique par la présence du couvercle consommant de la hauteur dans l'habitacle. Par ailleurs, la sévérisation des normes de sécurité des passagers du véhicule et l'augmentation de l'énergie des cellules électriques impliquent une augmentation significative des épaisseurs de protection thermique. D’autres constructeurs ont proposé des protections thermiques directement positionnées sur les cellules électriques, ce qui se traduit par une meilleure maitrise de l’emballement thermique. Malheureusement, cela implique des temps de fabrications accrus et une mise en place fastidieuse. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution de protection vis-à-vis du risque d’emballement thermique en limitant l’encombrement du bac batterie avec un procédé simplifié. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction ; - un habitacle ; - un logement de batterie recevant la batterie de traction, et comportant une partie intermédiaire formant une interface entre la batterie de traction et l’habitacle ; caractérisé en ce que la partie intermédiaire comprend un film de protection thermique, le film de protection thermique étant collé à la partie intermédiaire en épousant la forme de la partie intermédiaire. Avantageusement, l'invention propose une alternative technique comparée à une solution manuelle et à une solution mécanisée. La solution manuelle impliquerait un problème d'ergonomie par l'accès sous caisse (bras levés), lié à la surface à couvrir et à la souplesse du film de protection. Une solution mécanisée par coulisseaux mobiles pilotés, serait complexe et difficile à mettre en œuvre, en particulier pour compenser la dispersion de fabrication du plancher, l'incertitude de positionnement du véhicule et l'élimination des bulles d'air. L'invention garantie une qualité améliorée de placage-collage du film de protection sous le plancher, en comparaison à ces deux solutions. La mise en place par coussin sous pression fait que le film épouse la forme et les contours de la partie intermédiaire. Par ailleurs, grâce à l’invention il n’y a plus besoin de dépose manuelle avec problématique d'ergonomie, ni d'outil mécanisé et robotisé complexe. On gagne une liberté de conception du plancher avec des contre-dépouilles possibles, et une qualité du collage par l'effort uniforme sur l'ensemble de la surface, grâce au pré-maintien pendant l'adhésion de la protection thermique aux parois du plancher. De plus, on a une adaptabilité à la diversité de logements, en termes de typologies de batteries et de polyvalence de reliefs ; à la dispersion géométrique du plancher ; à la dispersion du positionnement, et des potentiels décalages entre l'outil de pose et le plancher. Selon une variante, le véhicule automobile est dans un repère dans l’espace comprenant un axe de déplacement suivant une direction de déplacement du véhicule, un axe latéral perpendiculaire à l’axe de déplacement, et un axe vertical perpendiculaire à l’axe de déplacement et à l’axe latéral, le véhicule automobile comprenant en outre une caisse, et le logement de batterie est disposé sous la caisse du véhicule en référence à l’axe vertical. Cela permet d’adapter l’invention aux bacs de batterie disposés en dessous de la caisse du véhicule automobile. Selon une variante, la partie intermédiaire s’étend suivant une face de fond disposée au-dessus de la batterie de traction en référence à l’axe vertical, des faces latérales disposées latéralement à la batterie de traction en référence à l’axe latéral, et/ou des faces avant et arrière disposées à l’avant et à l’arrière de la batterie de traction en référence à l’axe de déplacement. Cela permet de protéger le véhicule latéralement et/ou en avant. Selon une variante, la partie intermédiaire comprend des reliefs internes s’étendant suivant l’axe vertical. Cela permet de protéger les reliefs de cellules de batterie correspondants. L’invention concerne en outre un procédé de sécurisation thermique de batterie d’un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de mise en place, une étape de préformage sous pression et une étape de collage d’un film de protection thermique. Selon une variante, l’étape de préformage sous pression est réalisée au moyen d’un coussin, d’un cobot, ou de vérins. Le coussin permet d’avoir une mise en place précise du film de protection. Le vérin permet d’avoir plus de force d’application sur le film de protection. Selon une variante, l’étape de mise en place comprend les sous-étapes suivantes : - une sous-étape de pré-positionnement indexé du film de protection thermique sur le coussin pré-gonflé pour faciliter le préformage et le maintien ; - une sous-étape d’approche du coussin par mouvement vers la partie intermédiaire l’étape de préformage sous pression comprenant une sous-étape de mise en pression du coussin pour conformation et placage du film de protection thermique contre la partie intermédiaire. Cela permet d’avoir une meilleure précision de positionnement du film de protection. Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de mise en pression séquentielle du coussin. Cela permet d’avoir un meilleur préformage et un collage sans bulles d’air. Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de diminution de la pression du coussin et de retrait du coussin. Cela permet de retirer le coussin pour mettre la batterie en place dans le bac de batterie. Un autre objet de l’invention concerne un système de fabrication d’un véhicule automobile selon l’invention, le système comprenant : - un coussin gonflable ; - une table élévatrice portant le coussin gonflable ; - un système de centrage pour centrer le coussin par rapport au logement de batterie. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un système de mise en place d’un film de protection thermique dans un bac de batterie, y compris un coussin gonflable et une table élévatrice ; - illustre schématiquement une vue dans l’espace similaire à la précédente où le film est mis en place dans le bac de batterie ; - illustre schématiquement une vue de face d’un assemblage du film de protection avec le coussin gonflé et la table élévatrice ; et - illustre schématiquement un procédé de sécurisation selon une variante préférée de l’invention. L'invention concerne une solution de pose et placage de la protection thermique A directement sous le plancher du véhicule - faisant office de couvercle étanche- par un dispositif d'hydroformage frugal ; l'élément principal est un "coussin C" ductile adapté à la géométrie complexe du plancher, lorsqu'il est sous pression. Selon la configuration du plancher, un système complémentaire de placage séquentiel permet la progressivité du collage de la protection sans bulle d'air. Un système de centrage B peut être prévu, pour centrer le coussin C par rapport à la position de la caisse E, comme l’illustre la . Le coussin C est positionné au moyen d’une table élévatrice D. Le procédé comprend une étape de mise en place E1, une étape de préformage sous pression E2 et une étape de collage E3 du film de protection thermique A. Les 5 principales sous-étapes sont : - une sous-étape 1 de pré-positionnement indexé du film de protection sur le moyen de placage au moyen d’un coussin pré-gonflé pour faciliter le préformage et le maintien (incluse dans l’étape E1) ; - une sous-étape 2 d’approche du moyen de placage par mouvement vertical sous le plancher de la caisse E jusqu'à une butée haute pré-réglée (incluse dans l’étape E1) ; - une sous-étape 3 de mise en pression du coussin C pour conformation et placage de la protection A sous le plancher (incluse dans l’étape E2). On peut mettre en œuvre une mise en pression séquentielle si nécessaire pour éviter les bulles d'air. De la colle est préalablement appliquée. Le coussin C effectue un pressage et une adhésion du film protecteur A dans l’étape E3 ; - une sous-étape 4 d’adaptation du temps de placage aux caractéristiques d'adhésion de la protection thermique A ; - une sous-étape 5 de diminution de la pression du coussin C jusqu'à la pression de pré-positionnement et retrait du système de pose (mouvement vertical inverse) pour un nouveau cycle. Une fois la caisse E assemblée au ferrage, et peinte, elle est expédiée au montage. La caisse E est surélevée de manière à garantir un accès sous-caisse. Les caisses E sont surélevées grâce à des balancelles elles-mêmes fixées sur des rails. Ensuite, on positionne de manière automatisée la protection thermique A comme plancher de la caisse, grâce au système de coussin pneumatique. Cette étape, qui ne requière désormais plus d’opération manuelle, permet d’améliorer la performance, le temps de cycle, et la répétabilité de l’étape. On supprime également l’exposition des opérateurs à des potentiels troubles musculosquelettiques (travail en hauteur, bras levés). Une fois la protection thermique installée, la caisse poursuit son circuit traditionnel au montage. L’étape de placage peut être réalisée par un cobot suffisamment capacitaire pour soulever et mettre en place la protection thermique A. L’étape de placage peut être réalisée grâce à des vérins chargés soulever et mettre en place la protection thermique A. L’invention permet d’avoir un moyen facile à mettre en œuvre sous le véhicule, en supprimant les opérations manuelles non-robustes et à ergonomie limitée par un travail sous-caisse (bras levés). De plus, la mesure du temps et de la pression de gonflage, simplifie le processus comparé aux multi-capteurs de présence d’une solution mécanisée par coulisseaux mobiles pilotés. Par ailleurs, le système de gonflage séquentiel permet d’assurer une répartition du placage programmée selon l’architecture de la voiture et des différentes formes du pack (effet de vague). En outre il s’agit d’une solution durable. En cas d’évolution notable de la configuration du plancher, il n’y a besoin que d’une modification géométrique du seul cousin C ductile, sans modification mécanique ou automatique complexe. Véhicule automobile comprenant : - une batterie de traction ; - un habitacle ; - un logement de batterie (L) recevant la batterie de traction, et comportant une partie intermédiaire (PI) formant une interface entre la batterie de traction et l’habitacle ; caractérisé en ce que la partie intermédiaire (PI) comprend un film de protection thermique (A) ; le film de protection thermique (A) étant collé à la partie intermédiaire (PI) en épousant la forme de la partie intermédiaire (PI). Véhicule automobile selon la revendication 1, dans un repère dans l’espace comprenant un axe de déplacement (X) suivant une direction de déplacement du véhicule, un axe latéral (Y) perpendiculaire à l’axe de déplacement (X), et un axe vertical (Z) perpendiculaire à l’axe de déplacement (X) et à l’axe latéral (Y), le véhicule automobile comprenant en outre une caisse (E), caractérisé en ce que le logement de batterie (L) est disposé sous la caisse (E) du véhicule en référence à l’axe vertical (Z). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la partie intermédiaire (PI) s’étend suivant une face de fond (FS) disposée au-dessus de la batterie de traction en référence à l’axe vertical (Z), des faces latérales (FL) disposées latéralement à la batterie de traction (B) en référence à l’axe latéral (Y), et/ou des faces avant et arrière disposées à l’avant et à l’arrière de la batterie de traction en référence à l’axe de déplacement (X). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie intermédiaire (PI) comprend des reliefs internes (RI) s’étendant suivant l’axe vertical (Z). Procédé de sécurisation thermique de batterie d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de mise en place (E1), une étape de préformage sous pression (E2) et une étape de collage (E3) d’un film de protection thermique (A). Procédé de sécurisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’étape de préformage sous pression (E2) est réalisée au moyen d’un coussin (C), d’un cobot, ou de vérins. Procédé de sécurisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’étape de mise en place (E1) comprend les sous-étapes suivantes : - une sous-étape de pré-positionnement (1) indexé du film de protection thermique (A) sur le coussin (C) pré-gonflé pour faciliter le préformage et le maintien ; et - une sous-étape d’approche (2) du coussin (C) par mouvement vers la partie intermédiaire (PI) ; l’étape de préformage sous pression (E2) comprenant une sous-étape de mise en pression (3) du coussin (C) pour conformation et placage du film de protection thermique (A) contre la partie intermédiaire (PI). Procédé de sécurisation selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape de mise en pression séquentielle du coussin (C). Procédé de sécurisation l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape de diminution (5) de la pression du coussin (C) et de retrait du coussin (C). Système de fabrication d’un véhicule automobile selon l’une des revendications 1 à 4, le système comprenant : - un coussin gonflable (C) ; - une table élévatrice (D) portant le coussin gonflable (C) ; - un système de centrage (B) pour centrer le coussin (C) par rapport au logement de batterie (L).